Dove archiviare i dati digitali? Nel Dna!

NOTIZIE – Un gruppo di bioingegneri della Stanford University, California, ha recentemente messo a punto un sistema per codificare, archiviare e cancellare dati digitali all’interno del Dna di cellule viventi. Jérôme Bonnet, bioingegnere francese trapiantato negli Stati Uniti, alla guida del gruppo, ha usato degli enzimi naturali, adattati da batteri, per capovolgere delle sequenze di Dna in un senso o nell’altro.

“Ci sono voluti tre anni e 750 tentativi per far funzionare il procedimento, ma alla fine ce l’abbiamo fatta”, afferma Bonnet, che ha lavorato al progetto insieme Drew Endy e Pakpoom Subsoontorn, del dipartimento di bioingegneria dell’ateneo statunitense. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista PNAS

Per colpa di Achab

LA VOCE DEL MASTER – La caccia commerciale alla balena grigia, che tra la fine del 1800 e l’inizio del 1900 ha sterminato decine di migliaia di esemplari, è stata probabilmente la causa principale della recente diminuzione della popolazione di questa specie. Lo suggerisce un nuovo studio, condotto da un gruppo di ricercatori guidato da Elizabeth Alter della Stanford University e pubblicato su PLoS ONE.

Anche se l’affermazione può sembrare ovvia, in realtà altre ricerche avevano ipotizzato che la diminuzione numerica fosse collegata a fenomeni precedenti alla caccia massiva della seconda metà del 1800. Erano stati considerati, infatti, fattori come l’influenza dei cambiamenti climatici (il “periodo caldo medioevale”, la “Piccola era glaciale”), la presenza di predatori (Orcinus orca) e il fatto che le popolazioni indigene avessero cacciato questa specie per 5000 anni

Per evitare un milione di errori

LA VOCE DEL MASTER – Ogni volta che una cellula si divide deve fare una copia identica del DNA. Durante la duplicazione possono verificarsi diversi errori, fra i più comuni c’è l’inserimento di nucleotidi di RNA nel codice genetico. Nei mammiferi un particolare enzima, l’enzima RNasi H2, sorveglia l’intero processo e interviene a correggere questo errore. È il risultato di uno studio pubblicato su Cell e condotto da un gruppo di scienziati guidati da Andrew Jackson dell’Institute of Genetics & Molecular Medicin presso l’Università di Edimburgo.

Gli elementi che costituiscono la molecola di RNA sono molto simili a quelli della sequenza di DNA ma se rimangono accidentalmente incorporati nella doppia elica possono causare danni e portare a malattie come il cancro.  Per proteggere l’integrità del genoma entra in gioco un meccanismo di riparazione — in questo caso di rimozione dei nucleotidi estranei — in cui è cruciale il ruolo di questo enzima

Prove tecniche di DNA artificiale

FUTURO – Un nuovo articolo fresco fresco di pubblicazione su Science, aggiunge nuovi, e probabilmente importanti, mattonicini di conoscenza nel campo della biologia sintetica. Il gruppo di ricercatori della Arizona State University ha creato sei tipi di DNA artificiale (chiamati con il nome collettivo di XNA, dove la X rappresenta un composto sostitutivo dello zucchero contenuto in RNA e DNA, ribosio nel primo e  desossiribosio nel secondo), ed è riuscito prima a far sì che gli XNA si replicassero con un processo autonomo e poi a far subire un processo di selezione naturale a un particolare tipo di XNA (chiamato HNA, quello con l’anidro exitolo al posto dello zucchero tradizionale).

DNA e RNA sono le uniche molecole che subiscono un processo di selezione naturale darwiniana, e sono infatti la base per la vita sul nostro pianeta. Il DNA e l’RNA sono in grado di conservare e trasmettere informazione, proprio per la loro singolar e capacità di autoreplicarsi. Gli scienziati stanno da tempo cercando di mettere a punto molecole artificiali con caratteristiche simili al DNA e all’RNA, per comprendere meglio, fra le altre cose, le origini della vita

I più Neanderthal sono i toscani

CRONACA – Già invidiati per via del sommo poeta, e per vivere nel luogo al centro del risveglio intellettuale del Rinascimento, i toscani ora hanno una ragione in più per essere orgogliosi.

Come descrive l’antropologo John Hawks sul suo blog, stando ai dati diffusi da 1000 Genomes, l’imponente progetto di ricerca che dal 2008 sta mappando le varianti del genoma umano, in particolare in relazione alle malattie, sembra che tra tutte le popolazioni analizzate il genoma dei toscani sia quello che ha integrato più geni dei nostri cugini Neanderthal: questa la conclusione dopo aver confrontato i campioni delle popolazioni attuali con il genoma Vi33.16, cioè uno dei tre ricavati dalle ossa fossili di H. neanderthalensis provenienti dalla grotta di Vindija, Croazia.

Niente di cui vergognarsi, anzi. Sembra ormai un dato di fatto che le storie evolutive di Neanderthal e H. sapiens si siano intrecciate nell’evoluzione umana, non solo perché hanno condiviso l’habitat per decine di migliaia di anni, ma perché evidentemente le due specie erano interfertili e oggi solo il genoma di alcune popolazioni africane sembra totalmente privo di un contributo da parte dei cugini del Nord.

Semplicemente i toscani, che da sempre incuriosiscono gli antropologi molecolari per l’eccezionalità del loro genoma, sono un po’ più Neanderthal degli altri

A spasso per il DNA

LA VOCE DEL MASTER – Se sei una nano-macchina, una passeggiata sui filamenti di DNA la puoi fare davvero. Basta avere come binario un tratto di DNA a singolo filamento, come fonte di energia la luce a una determinata intensità e come vagoncino mobile una molecola fotosensibile in grado di legarsi a precise sequenze di DNA stesso.

Questa la visione semplificata dell’ultimo lavoro di Mingxu You del Dipartimento di Chimica e Fisiologia della University of Florida e dei suoi  collaboratori, pubblicato sull’ultimo numero di Angewandte Chemie International Edition.

Si tratta del primo esempio di dispositivo mobile alimentato da energia luminosa in grado di spostarsi lungo il DNA in modo autonomo, monodirezionale e altamente controllato.

Il movimento lungo il cosiddetto binario è garantito dal fatto che la luce incide sulla struttura della macchina (in particolare sul pirene) andando a modificare chimicamente una sua porzione (i ponti disolfuro). Automaticamente questa consente ad una seconda porzione di aggrapparsi al punto di ancoraggio successivo, come se si trattasse di due vere e proprie gambe che camminano. O addirittura corrono! Questo dipende esclusivamente dall’intensità della luce a cui il dispositivo viene esposto: maggiore è l’intensità, maggiore è la velocità della macchina… e se vogliamo tirare il freno a mano, basta spegnere la luce

Svelato il genoma di Schistosoma haematobium

LA VOCE DEL MASTER – Più di 230 milioni di persone infettate ogni anno in 77 nazioni, stando ai dati dell’Organizzazione Mondiale della Sanità. Queste le cifre della schistosomiasi, una malattia parassitaria seconda solo alla malaria in termini di diffusione. Ora, grazie ad uno studio pubblicato su Nature Genetics, si potranno sviluppare ulteriormente le terapie. Un team internazionale di ricercatori, coordinato dall’Università di Melbourne, ha infatti sequenziato il genoma di Schistosoma haematobium, uno dei parassiti che causano la schistosomiasi. Ed è bastata una piccola quantità di DNA, circa 200 nanogrammi estratta da due larve, per svelarne la sequenza.

Lo Schistosoma haematobium, diffuso soprattutto nell’Africa sub-sahariana, attacca il sistema uro-genitale. È stato associato all’insorgenza del cancro alla vescica ed è considerato come fattore di rischio per le infezioni da HIV, soprattutto nelle donne. La trasmissione all’uomo avviene in acque infette tramite il contatto con piccole larve rilasciate da lumache d’acqua dolce. All’interno dell’organismo umano, i vermi adulti vivono nei vasi sanguigni mentre le uova si insediano nell’epitelio vescicale, provocando infezioni croniche fino a favorire la comparsa del cancro.

Cromosomi fragili e tumori

GENETICA – La fragilità di certe regioni dei cromosomi sarebbe spiegata da un’interferenza tra la fase di trascrizione e quella di replicazione del Dna, che porterebbe alla formazione di anelli tra l’Rna di nuova formazione e il Dna. Questa scoperta potrebbe aprire la strada a nuovi approcci medici.

Perché alcune regioni cromosomiche sono sensibili alla formazione di fratture? Rispondere a questa domanda è cruciale, poiché la fragilità cromosomica è coinvolta nello sviluppo dei tumori. Un gruppo dell’Istituto di genetica e biologia molecolare e cellulare dell’Università di Strasburgo, Francia, e del Cnrs (il Cnr francese) ha in parte svelato questo mistero. Laszlo Tora e colleghi, tra cui la biologa l’italiana Monica Ballarino, hanno scoperto che le fratture al livello dei geni umani di dimensioni maggiori sono dovute a un fenomeno fino a oggi ritenuto poco probabile nelle cellule dei mamiferi: un’interferenza tra due processi genetici chiave, la trascrizione e la replicazione del Dna. Pubblicate sula rivista Molecular Cell di dicembre, le ricerche del gruppo potrebbero condurre, nel lungo termine, a strategie antitumorali innovative.

La via italiana per il codice a barre dei viventi

CRONACA – Quel palombo al cartoccio, così buono una volta e tanto mediocre un’altra. O gli spaghetti alle vongolo veraci, facili facili, ma non sempre eccellenti. E pure il risotto alla milanese, oggi gustoso e aromatico mentre una settimana fa era quasi insapore. Che succede? Cucinate a singhiozzo, a volte da chef stellato, altre che neanche alla mensa aziendale? Niente paura, non è detto che sia colpa vostra: può darsi che siano le materie prime a difettare di qualità. Che il palombo comprato non sia sempre palombo, ma magari un pesce meno pregiato. Che di verace le vongole abbiano ben poco e che la bustina di zafferano talvolta contenga anche altro, per esempio della curcuma. Inquietante, vero? Sapere che nel piatto potrebbe non esserci quello che pensavamo di averci messo.

Per fortuna, oggi si sta diffondendo sempre più uno strumento molecolare che permette di fare rapide verifiche sui prodotti alimentari (e non solo), riducendo il rischio di frodi. È il DNA barcoding

Un Dna per materiali artificiali

FUTURO – Ricercatori dell’Università di New York hanno sviluppato strutture artificiali capaci di autoreplicarsi: si tratta di un risultato dalle grandi potenzialità, che potrebbe portare a nuovi tipi di materiali. Nel mondo naturale, l’autoreplicazione è un processo che avviene in tutti gli esseri viventi, ma non si era ancora riusciti a ottenere il suo equivalente artificiale. La nuova invenzione è il primo passo verso un processo generale di autoreplicazione di una grande varietà di strutture-seme arbitrariamente progettate.