Cos’è l’epigenoma?

Derivato dal greco “epi” che significa “sopra”, l’epigenoma descrive le modifiche al genoma che non influenzano la sequenza del DNA ma determinano l’accensione o lo spegnimento dei geni dove e quando sono necessari.

Se il genoma è analogo al copione di una commedia, l’epigenoma è l’interpretazione della commedia da parte del regista e degli attori.

Due componenti dell’epigenoma sono la modifica del DNA e il rimodellamento della cromatina.

La modifica del DNA descrive l’aggiunta di composti chimici alle basi del DNA. La metilazione del DNA è la modifica più comune.

La metilazione all’inizio di un gene di solito spegne il gene. Il rimodellamento della cromatina descrive come i cambiamenti alla struttura del DNA possono influenzare l’espressione genica.

Come ricorderai dai passi precedenti, il DNA è avvolto intorno agli istoni in modo che possa essere impacchettato efficientemente nel nucleo come cromosomi. L’espressione genica può dipendere da quanto strettamente il DNA è legato agli istoni: quando è legato in modo lasco i geni sono accessibili ai fattori di trascrizione e possono essere espressi, ma se è strettamente legato la trascrizione non può avvenire.

La tenuta del legame istone/DNA è determinata da modifiche chimiche (di nuovo la metilazione tra le altre) che avvengono alle “code” che sporgono dalla molecola dell’istone.

Rimodellamento della cromatina Clicca per espandere
© St George’s, University of London

L’epigenoma è dinamico e reattivo agli stimoli esterni. Si ritiene che alcuni stimoli esterni possano causare modifiche anomale del DNA che, a loro volta, interrompono la normale espressione genica.

Per esempio, ora sappiamo che un epigenoma difettoso può contribuire, insieme alle mutazioni genomiche, allo sviluppo del cancro.

Un diverso gruppo di disturbi che derivano da anomalie dell’epigenoma sono i disturbi da imprinting. L’imprinting è un fenomeno epigenomico per cui certi geni sono espressi a seconda del loro genitore d’origine, cioè se un gene è “acceso” o “spento” dipende dal fatto che sia stato ereditato da tua madre o da tuo padre.

In certe regioni del genoma, c’è un raggruppamento di geni imprinted che sono regolati da centri di controllo di imprinting.

I modelli di imprinting anormali sono responsabili di alcuni rari disordini che includono (tra gli altri) la sindrome di Beckwith Wiedemann (aumento delle dimensioni della lingua, difetti della parete addominale, pieghe/punti del lobo dell’orecchio e una maggiore predisposizione a sviluppare alcuni tumori infantili); la sindrome di Prader Willi (disabilità intellettuale, obesità e iperfagia) e la sindrome di Angelman (disabilità intellettuale, convulsioni e aspetto facciale caratteristico).

L’epigenomica è un campo in crescita e un campo di cui sappiamo ancora relativamente poco.

Tuttavia, lo studio dell’epigenoma è un’area in rapida espansione e, come la nostra fiorente conoscenza del genoma, la nostra crescente capacità di interpretare l’epigenoma probabilmente trasformerà la nostra capacità di diagnosticare e trattare malattie rare e comuni.

Talking point

Uno studio sui topi ha suggerito che una risposta di paura potrebbe essere trasmessa da genitore a figlio attraverso cambiamenti epigenetici ereditabili. Questo è noto come “ereditarietà dell’esposizione traumatica dei genitori” (Dias, B. G. & Ressler, K. J. Nature Neurosci (2013)).

Quali sono i tuoi pensieri su quale potrebbe essere il vantaggio evolutivo di trasmettere tratti comportamentali causati da stimoli ambientali attraverso le generazioni? Quali potrebbero essere gli svantaggi?