L’ereditarietà del comportamento: uno studio scientifico dimostra la trasmissione neuronale di informazioni

Può la conoscenza acquisita durante la nostra vita essere trasmessa alla progenie? Utilizzando moderne biotecnologie quali CRISPR/Cas9 e analisi di brevi sequenze di RNA, gli scienziati sono molto vicini al rispondere al quesito.

neurogenesi
CRISPR e siRNA hanno permesso di dimostrare che le cellule neuronali trasmettono informazioni alle cellule in via di formazione dei figli dell’individuo.

Lo studio condotto dall’Università di Tel Aviv ha permesso di dimostrare come le cellule neuronali di alcuni organismi modello adulti possano trasmettere delle informazioni sulla funzionalità neuronale alle cellule della via germinale, ossia i gameti che attraverso il processo di fecondazione generano lo zigote. I risultati sono stati ottenuti mediante l’impiego di moderne biotecnologie quali CRISPR/Cas9 e i siRNA il cui funzionamento si basa sull’RNA interference.

L’RNA interference: breve descrizione di una potente risorsa biotecnologica

Tra le moderne biotecnologie l’RNA interference occupa sicuramente una posizione di rilievo. Essa è detta così perché interferisce con l’espressione di geni mediante l’inserimento di piccoli frammenti genici di dsRNA (double stranded). Si tratta dunque di una tecnica di silenziamento genico post-trascrizionale innescato da sequenze di RNA a doppia elica omologhe al gene da disattivare. Questa risorsa era già naturalmente disponibile in varie specie cellulari che sfruttavano tali processi molecolari per proteggersi dal dsRNA di virus batteriofagi.
Il dsRNA da utilizzare viene inizialmente processato con enzimi appartenenti alla famiglia delle RNAsi III (in D. Melanogaster l’enzima è detto Dicer) portando alla generazione di frammenti genici di siRNA (small interference RNA).
Successivamente i neonati siRNA si legano a specifiche proteine costituendo un primordiale pathway verso l’RNAi e arrestandosi in una fase intermedia di siRNP (complesso inattivo). L’attivazione dell’RNA avviene in una fase ATP-dipendente che prevede lo svolgimento del duplex siRNA da parte di una RNA elicasi.

rna interference
Schema semplicistico che spiega il funzionamento della tecnologia RNAi.

La scoperta su Cell: i siRNA neuronali e l’ereditarietà del comportamento

Il 6 giugno 2019 un team di ricercatori della Tel Aviv University ha pubblicato un importante studio su Cell che mostra come le cellule del sistema nervoso dei vermi trasferiscano delle informazioni alle generazioni successive. Questa ricerca è stata diretta dal professore Oded Rechavi al Dipartimento di Neurobiologia della suddetta università ed ha portato alla scoperta di un meccanismo a base di RNA che permette alle risposte neurali di trasformarsi in informazioni ereditarie che incidono sul comportamento dei nematodi C. Elegans, famoso nematode utilizzato come organismo modello.
Per comprendere gli effetti ereditari dei siRNA neuronali, i ricercatori hanno ingegnerizzato i vermi per produrre delle molecole di RNA RDE-4/dipendenti (complesso di dsRNA che si lega alle proteine). L’uso della tecnologie CRISPR per l’editing genico, associata al medical imaging di calcio (GCaMP2), ha permesso di valutare le attività neuronali negli organismi viventi. I ricercatori hanno scoperto che la sintesi neuronale di piccoli RNA RDE-4/dipendenti regola l’amplificazione di siRNA (small interfering RNA) e l’espressione genica per molteplici generazioni filiali. In altre parole, i ricercatori hanno dimostrato che l’sRNA nei neuroni regola i geni delle cellule germinali permettendo loro di controllare il comportamento delle generazioni successive.

Roberto Parisi

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