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ALMA MATER-UNIVERSITA’ DI BOLOGNA
Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie
CONVEGNO MEDICO UNISALUTE
INFLUENZA DEGLI STILI DI VITA SULLE MALATTIE CRONICHE NON
TRASMISSIBILI:
ASPETTI EPIDEMIOLOGICI, MEDICI ED ECONOMICO-SOCIALI
Venerdì, 11 ottobre 2013 Auditorium Torre Unipol. Bologna
Ruolo dello sviluppo pre e neonatale
(Epigenesi) nelle MCNT
Giovanni Perini, Ph. D.
EPIGENETICA
pi = sopra
i = genesi
Il termine EPIGENETICA viene utilizzato nel 1942 da Conrad Waddington che la definisce
come “la branca della biologia che studia le interazioni causali fra i geni e il loro prodotto
cellulare e pone in essere il fenotipo”
In realtà questo termine ha origini molto più antiche e risale ai pre-formazionisti del XVIIXVIII secolo i quali, a loro volta, si rifanno al VI libro della FISICA di ARISTOTELE in cui è
descritto il processo dal to o al to omo (dall’essere ora a ciò che si manifesterà poi)
nel contesto della genesi della vita a partire dalla materia inanimata.
DIFFERENZA TRA GENOMA ED EPIGENOMA
GENOMA: La dotazione in DNA che ci è stata consegnata al momento del nostro
concepimento. In altre parole l’insieme dei geni di origine paterna e materna
che costituiscono l’informazione genetica
EPIGENOMA: descrive i fattori e i meccanismi che agiscono sul genoma modificandolo
e attraverso i quali la cellula è in grado di “decidere” quali geni devono essere accesi o
spenti in un dato momento dello sviluppo o più in generale della vita.
La “dittatura” del DNA
nel XX secolo
ESPERIMENTI DI SURANI E SOLTER (1981)
AZIM SURANI, Cambridge UK
DAVOR SOLTER Duke University, USA
ESPERIMENTI DI SURANI E SOLTER : Ruolo dei genomi parentali nella corretta esecuzione
del piano di sviluppo dell’embrione
I genomi parentali non sono funzionalmente equivalenti
Cromatina a “collana di perle”
GENE ACCESO
Cromatina a 30 nanometri
GENE SPENTO
Da che cosa dipende la formazione di una cromatina
rilassata rispetto ad una cromatina condensata?
Al momento possiamo annoverare almeno tre meccanismi:
1) Modificazioni chimiche del DNA
2) Modificazioni molecolari delle proteine istoniche
3) Piccoli e lunghi RNA nucleari che non servono per produrre proteine
MODIFICAZIONI DEL DNA
Cromatina a “collana di perle”
METILAZIONE DEL DNA ?
NO
GENE ACCESO
Cromatina a 30 nanometri
METILAZIONE DEL DNA ?
SI
GENE SPENTO
Dinamiche di metilazione del DNA durante la formazione delle cellule germinali e durante
la formazione e sviluppo dell’embrione.
MODIFICAZIONI ISTONICHE
MODIFICAZIONI ISTONICHE
CODICE ISTONICO
FATTORI AMBIENTALI CHE INFFLUENZANO LA FUNZIONE DELL’EPIGENOMA
A) DIETA
B) CURA PARENTALE
C) FARMACI
D) SOSTANZE CHIMICHE NATURALI O DI SINTESI
E) STRESS DI VARIA NATURA
STUDI SUI GEMELLI.
QUESTI STUDI CI PERMETTONO DI CAPIRE MEGLIO IL
CONTRIBUTO DEL GENOMA RISPETTO A QUELLO DELL’ AMBIENTE
GEMELLI IDENTICI MONOZIGOTI: HANNO UN DNA GENOMICO IDENTICO
GEMELLI FRATELLI DIZIGOTI : DNA GENOMICO DIVERSO MA CONDIVIDONO FIN DAL
CONCEPIMENTO LO STESSO AMBIENTE INTRAUTERINO PRIMA E EXTRAUTERINO POI
TOPI ISOGENETICI
IL GENE AGOUTI ( CIOE’ QUELLO CHE CONFERISCE IL COLORE GIALLO-ARANCIONE)
E’ NORMALMENTE METILATO E QUINDI SPENTO. IN QUESTO MODO SI MANIFESTA
IL COLORE MARRONE E L’ANIMALE E’ NORMALMENTE MAGRO.
QUANDO INVECE IL GENE AGOUTI NON E’ METILATO ESSO SI RIACCENDE FACENDO SI
CHE L’ANIMALE ABBIA UN MANTO GIALLO-ARANCIONE. L’ANIMALE TRA L’ALTRO E’
ANCHE OBESO.
IN QUESTO MODO IL COLORE DEL MANTO DI QUESTA VARIETA DI TOPO DIVENTA UN
MARCATORE INDIRETTO DELLO STATO DI METILAZIONE DEL GENE AGOUTI.
BISFENOLO-A: SI TROVA IN MOLTI CONTENITORI
ALIMENTARI E IN VARI TIPI DI PLASTICHE
QUANDO LE TOPOLINE GRAVIDE DELLA VARIANTE AGOUTI SONO ESPOSTE AL
BPA LA STRAGRANDE MAGGIORANZA DELLA PROGENIE HA MANTO GIALLOARANCIO ED E’ OBESA.
QUESTO FATTO INDICA CHE IL BPA E’ IN GRADO DI INTERFERIRE CON I
MECCANISIMI DI METILAZIONE DEL DNA CHE REGOLANO L’ATTIVITA’ DEL GENE
AGOUTI.
Cromosoma 3
CONCLUSIONI
1) ABBIAMO CAPITO CHE IL DNA NON E’ IL SOLO DETERMINANTE DELLO SVILUPPO
DI UN ORGANISMO E DEL SUO FENOTIPO
2) L’AMBIENTE INTESO NELLA SUA ACCEZIONE PIU’ GENERALE SVOLGE UN RUOLO
DETERMINANTE NELLA MODULAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA AGENDO
FONDAMENTALMENTE SUI MECCANISMI EPIGENETICI
3) CAPIRE I MECCANISMI MOLECOLARI ALLA BASE DEI FENOMENI EPIGENETICI
CI PERMETTE DI ESSERE OPERATIVI E DI INTERVENIRE CON COGNIZIONE DI CAUSA
SULLE CONDIZIONI AMBIENTALI CHE POSSONO FAVORIRE DETERMINATE MALATTIE
IN PARTICOLARE LE MALATTIE CRONICHE NON TRASMISSIBILI
4) CAPIRE L’ESATTO MECCANISMO DI INTERAZIONE TRA AMBIENTE ED EPIGENOMA CI
PERMETTE ANCHE DI DISEGNARE/SVILUPPARE FARMACI UTILI CHE POSSONO
MIGLIORARE/CURARE CHI E’ AFFETTO DA MCNT (EPIGENETIC DRUGS).