La regolazione genica

Per regolazione genica si intende la capacità delle cellule di controllare l’espressione dei propri geni in

modo tale da regolare quel processo mediante cui l’informazione portata da un gene viene trasformata in un prodotto funzionale di natura proteica.

Il controllo dell’espressione avviene attivando o disattivando i geni a secondo delle necessità.

Naturalmente, nella regolazione genica si incontrano dei “vantaggi” per una cellula di “accendere o spegnere” gran parte dei propri geni; innanzitutto, c’è un problema di energia: tenere in funzione moltissimi geni anche quando non servono comporta un dispendio di energia inutile.

Negli eucarioti i meccanismi della regolazione sono molto più complessi.

Un organismo pluricellulare si sviluppa a partire da uno zigote (una cellula uovo fecondata). Lo zigote si divide ripetutamente per mitosi e citodieresi dando luogo a molte cellule. Queste cellule cominciano a differenziarsi, diventando cellule muscolari, nervose, intestinali ecc. Le cellule che appartengono allo stesso individuo avranno lo stesso genoma ma un diverso corredo di proteine (il proteoma) dato che ogni tipo di cellula inizia a produrre proteine differenti che lo rendono distinguibile da altri tipi di cellule dal punto di vista strutturale e funzionale.

Tutte le informazioni genetiche originariamente presenti nello zigote si trovano ancora in ogni cellula diploide dell’organismo. I segmenti di DNA che codificano per i tre tipi di emoglobina (embrionale, fetale e adulta) sono presenti nelle cellule della pelle e del cuore, in quelle nervose e in ognuna delle cellule di tutti i 200 differenti tipi cellulari del nostro corpo.

Allo stesso modo, la sequenza di DNA che codifica per l’ormone insulina è presente, oltre che nelle cellule del pancreas specializzate nella produzione di insulina, ma anche in tutte le altre cellule. Però non è espressa.

Per dimostrare che qualsiasi cellula matura di un individuo contiene ancora tutti i geni presenti nello zigote, J. Gurdon condusse un esperimento in cui erano coinvolti in nuclei delle cellule intestinali di un girino.

In questo esperimento dalla cellula intestinale di un girino veniva asportato e, successivamente, inserito in una cellula uovo prelevata da una rana femmina, a cui è stato distrutto il nucleo mediante radiazioni ultraviolette. Infine, la cellula uovo dà origine a una rana con le caratteristiche del girino donatore del nucleo. Naturalmente, in alcuni casi l’uovo si sviluppò normalmente, indicando che il nucleo della cellula intestinale di girino conteneva ancora tutte le informazioni necessarie per tutte le cellule dell’organismo.

Ogni tipo di cellula produce solo le sue proteine caratteristiche. A questo punto, appare chiaro che il differenziamento delle cellule di un organismo pluricellulare dipende dall’attivazione di certi gruppo di geni e dall’attivazione di altri.