Optogenetica. Nuovo approccio a Zagabria

All’Istituto Ruđer Bošković sviluppato un metodo che riveste grande interesse

I tre dottorandi Mihaela Jagrić, Jelena Martinčić e Patrik Risteski

Tre dottorandi dell’Istituto Ruđer Bošković hanno sviluppato un metodo di optogenetica che permette di maneggiare con le proteine fondamentali per la divisione cellulare. Durante i loro studi, supervisionati dalla dottoressa Iva Tolić, è apparso evidente il processo di trasformazione dei cromosomi durante la divisione cellulare, un passaggio di fondamentale importanza, i cui risultati sono stati pubblicati sull’importante rivista scientifica eLife. Inoltre, gli editori hanno evidenziato l’articolo in modo particolare, mettendolo nella lista di quelli particolarmente raccomandati per i lettori.

 

La ricerca, condotta interamente al Ruđer Bošković, ha portato alla scoperta di come sia necessario che i ponti dei microtubuli siano di una lunghezza specifica affinché i cromosomi si allineino correttamente nel fuso mitotico, processo indispensabile per una corretta replicazione del materiale genetico contenuto all’interno della cellula.

Per rendere possibile questa scoperta i ricercatori hanno sviluppato un proprio metodo di optogenetica, che permette di attivare o disattivare determinate proteine durante il processo di divisione cellulare. “I risultati di questo lavoro verranno presi come punto di partenza per tutta una serie di nuove ricerche che andranno a esaminare il ruolo delle fibre di collegamento nel processo di divisione cellulare. Oltre alla scoperta con la quale abbiamo contribuito al progresso in questo settore, anche il metodo potrebbe aiutare altri ricercatori che stanno operando nel campo delle proteine”, ha affermato la dottoressa Tolić, secondo cui l’obiettivo finale delle ricerche combinate dovrebbe essere quello di poter identificare tutte le proteine necessarie che interagiscono nel processo di divisione cellulare.

Il processo che porta alla divisione cellulare è infatti ben noto per quanto riguarda le sue meccaniche, con i microtubuli che sono portati ad allungarsi e ad accorciarsi per posizionare correttamente i cromosomi interessati, un po’ come se ci si trovasse nel mezzo di un impianto industriale, su di un nastro di montaggio. Quello che continua a sfuggire, però, è l’identità degli operai – volendo continuare con la metafora – ossia delle proteine che fanno sì che i microtubuli cambino dimensione.

“In questa ricerca eravamo particolarmente interessati a capire come fanno i microtubuli a sapere che i cromosomi sono arrivati a destinazione”, ha spiegato la dottoressa Mihaela Jagrić, che ha recentemente conseguito il suo dottorato di ricerca proprio su questo tema, ed è pertanto uno dei primi firmatari dell’articolo, assieme ai colleghi dottorandi Patrik Risteski e Jelena Martinčić.

Ebbene la nuova tecnica di lavoro e manipolazione grazie ai fasci di luce ha permesso di isolare la proteina PRC1 che è coinvolta nel processo, spostando la sua azione dal centro della cellula alla membrana, andando così a scoprire che la parte fondamentale per determinare il successo della riproduzione cellulare era la lunghezza dei ponti dei microtubuli.

Risteski ha spiegato come l’approccio convenzionale, fra i ricercatori, sia quello di usare un gene per negare del tutto una particolare proteina, cercando così di capire i suoi effetti sui cromosomi. Il problema è che esperimenti di questo tipo durano giorni, permettendo alla cellula di adattarsi alla nuova situazione e cambiando i suoi processi fondamentali.

Jelena Martinčić ha spiegato come con questa nuova tecnica sia stato possibile analizzare la situazione senza una proteina dopo che questa aveva già dato il via ai lavori. Spostandola si è potuto vedere tutto attorno, ma evitando di negarla sin dall’inizio si è potuto vedere quali fossero i suoi effetti.

Un’altra serie di test è stata fatta sulle proteine Kif4A e Kif18A, che sono quelle che regolano la lunghezza dei microtubuli nel momento in cui la PRC1 viene spostata dal centro sulla membrana. “I risultati che abbiamo ottenuto che hanno portato a concludere che l’allineamento dei cromosomi al centro della cellula dipende dalla lunghezza dei ponti dei microtubuli, i quali devono avere le giuste lunghezze per permettere l’intero processo. Questo significa che le forze in gioco non agiscono soltanto ai vertici dei microtubuli, come si pensava fino ad ora, ma bensì durante tutta la lunghezza di microtubuli”, ha concluso Iva Tolić.

Questi risultati sono stati possibili interamente grazie al finanziamento derivato dal Progetto europeo del comitato di ricerca (ERC) e della Fondazione croata per la ricerca (HRZZ).

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