La genomica funzionale: il più seducente tra gli approcci alla biologia molecolare

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Un articolo sullo sviluppo embrionale di anfibi dimostra l’enorme potenziale delle tecniche di high-throughput (analisi di grandi quantità di dati) nello studio della cellula come singola unità

Solo fino a qualche anno fa l’attenzione dei ricercatori era rivolta soprattutto all’individuazione delle molecole coinvolte in una specifica funzione cellulare. Con il progredire delle tecniche di biologia molecolare la possibilità di analizzare i processi cellulari ad un livello più integrato ed unitario è diventata sempre più semplice. Adesso si è infatti in grado di analizzare gli stessi meccanismi di segnalazione nel loro insieme e in rapporto al funzionamento della cellula come singola unità.
Sono infatti sempre di più le ricerche che usano un approccio di portata genomica (genome-wide) piuttosto che a livello dei singoli geni (Pikaia ne ha recentemente parlato qui). A testimonianza di questa tendenza ormai generalizzata, è stato pubblicato su Scientific Reports un articolo sullo sviluppo embrionale dell’anuro Xenopus laevis. L. Sun e i colleghi dell’Università di Notre Dame hanno utilizzato una nuova tecnica, detta iTRAQ, in grado di fornire i dettagli mancanti al quadro dell’analisi dell’espressione cellulare. Se infatti non mancano i contributi sullo studio della trascrizione, erano invece ancora scarsi i dati sulle dinamiche d’espressione proteica. 
iTRAQ è una tecnica di marcatura isotopica delle proteine che consente una più alta specificità e una maggiore velocità rispetto alle altre metodologie di proteomica su larga scala. Grazie alla migliore efficienza di questo metodo, i ricercatori sono stati in grado di rilevare con notevole accuratezza le proteine presenti in vari stadi dello sviluppo dei girini, raggiungendo il più vasto set di dati proteomici mai ottenuto fino ad ora. L’andamento dell’espressione proteica è stato seguito partendo dall’uovo fecondato, allo stadio di singola cellula, fino a 22h dopo la fertilizzazione, quando ormai tutti gli organi hanno iniziato a formarsi. Le proteine sono state poi suddivise in gruppi, sulla base del loro livello d’espressione nei vari stadi. I dati così ottenuti sono stati messi in relazione con quelli già conosciuti di espressione genica, comprovando diversi casi di discordanza tra trascrizione ed espressione proteica, frutto di modifiche post-trascrizionali. 
Al di là dell’ampiezza dei dati presentati e delle conferme ottenute, il dato più rilevante di questa ricerca resta comunque il fatto che, grazie alle considerevoli dimensioni dell’embrione di Xenopus, è stato possibile analizzare le proteine in singoli embrioni. La loro comparazione ha evidenziato come le differenze individuo-specifiche tra i vari embrioni siano irrilevanti in termini di dinamiche cellulari, e come quindi i meccanismi che regolano lo sviluppo embrionale siano del tutto paragonabili tra individui diversi. 
Daria Graziussi
Riferimenti:
Sun L. et al., Quantitative proteomics of Xenopus laevis embryos: expression kinetics of nearly 4000 proteins during early development. Scientific Reports 4, Article number: 4365. doi:10.1038/srep04365. Published 14 March 2014
Credit image: Ben Rschr, da Wikimedia Commons