? Heos.it Rivista scienze politica cultura salute - 2018/11/06/scienze/genetica/Le strane simmetrie matematiche del nostro genoma

Developed in conjunction with Ext-Joom.com

 

Primo Piano

A duemila metri d'altezza, in una falesia lunga 5 metri, le pietre raccontano di un mondo perduto, pianeggiante e ricco di alberi
 
 
 
 
21.01.23 - Il più antico atelier per la produzione di bifacciali di ossidiana risalente a più di 1.200.000 anni fa si trova a Melka Kunture in Etiopia.
In questa località la missione archeologica finanziata da Sapienza Università di Roma, ha evidenziato la presenza della più antica zona di produzione di utensili finora conosciuta. 
 
Le ricerche sulla malattia che ha colpito circa 200 mila persone sono state condotte da  I.R.C.C.S. Neuromed e Istituto di genetica e biofisica del Cnr di Napoli
 
 
19.01.23 - Le mutazioni del gene TMEM175, fondamentale per il corretto funzionamento di un tipo di organuli cellulari, sarebbero alla base di un certo numero di casi di malattia di Parkinson ad insorgenza tardiva.

 Le strane

simmetrie matematiche

del nostro genoma

 

06.11.18 - Messo a punto per la prima volta un modello matematico capace di spiegare le diverse simmetrie presenti nella distribuzione delle basi azotate che compongono il genoma. È il risultato del lavoro di un gruppo di ricerca italo-australiano che arriva alla distanza di 65 anni da quando gli scienziati di tutto il mondo hanno iniziato a studiare la celebre doppia elica del DNA e che custodisce ancora molti misteri.

Uno di questi misteri riguarda la distribuzione delle quattro tipologie di nucleotidi che ne compongono la struttura (adenina, timina, guanina e citosina). È noto tra gli studiosi che ci sono particolari simmetrie all’interno dei singoli filamenti di DNA, ma molto resta da scoprire sulla loro origine.

Un passo avanti in questa direzione arriva ora dal lavoro di un gruppo di ricerca italo-australiano che coinvolge l’Università di Milano-Bicocca, l’Università di Sydney e l’Università di Bologna. Pubblicato su Nature Scientific Reports, lo studio presenta per la prima volta un modello matematico in grado di spiegare la particolare ripartizione delle basi all’interno del DNA. Un risultato che potrebbe aiutarci a far luce sui processi evolutivi della doppia elica e a spiegare le funzioni ad oggi ancora ignote di molte sue parti.

Simmetri del DNA

Il genoma umano è formato da più di tre miliardi di coppie di basi azotate, i cosiddetti nucleotidi: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Pronunciando un carattere al secondo senza mai fermarsi si impiegherebbero circa cento anni per elencare l'intera sequenza dei nucleotidi presenti al suo interno.

Tra gli anni ’40 e ’50 del secolo scorso, il biochimico austriaco Erwin Chargaff, ricorrendo alla cosiddetta tecnica di cromatografia su carta, riuscì a separare la molecola del DNA nelle sue basi costituenti (appunto le quattro basi azotate A, C, G, T) e a determinare la loro percentuale di abbondanza relativa. Grazie a questa tecnica notò che mentre la composizione in basi del DNA varia da una specie all'altra, in ciascun organismo c’è sempre una precisa simmetria: la quantità di adenina è uguale a quella di timina e la quantità di guanina è uguale a quella di citosina.

Fu proprio questa osservazione sperimentale – oggi nota come “Prima regola di Chargaff” – a suggerire ai due biologi Francis Crick e James Watson la struttura a doppia elica del DNA (basata sull’accoppiamento A-T e C-G tra due filamenti) che li portò a ricevere nel 1962 il premio Nobel per la medicina insieme a Maurice Wilkins.

Ma il genoma custodisce anche una seconda, sorprendente simmetria. Le stesse relazioni, infatti, restano valide anche analizzando un singolo filamento di DNA: un parallelismo – noto come “Seconda regola di Chargaff” – che non essendo collegato alla struttura a doppia elica del genoma è rimasto a lungo un mistero su cui si sono interrogati molti studiosi.

Matematica e trasposoni

Concentrandosi proprio su questo problema, il gruppo di ricerca italo-australiano è riuscito ad ottenere due importanti risultati. Prima di tutto, analizzando la composizione del DNA ha scoperto che al suo interno esistono anche altre simmetrie, non solo legate al conteggio delle singole basi ma relative a quantità statistiche ben più complesse (per questo si parla ora di “Regola di Chargaff estesa”). Queste nuove simmetrie, inoltre, sarebbero originate da specifiche proprietà strutturali di alcune sequenze geniche note come “trasposoni” ossia particolari porzioni di DNA in grado di muoversi all’interno del genoma.

Basandosi sul ruolo dei trasposoni all’interno del DNA, i ricercatori sono così stati in grado di mettere a punto un modello matematico capace di spiegare le diverse simmetrie osservate nella distribuzione delle basi azotate che compongono il genoma. La correttezza del modello è stata validata con l’analisi approfondita di tutto il genoma umano. E i ricercatori sono ora al lavoro per estendere lo stesso tipo di analisi anche al DNA di altre specie.

Oggi sappiamo che solo una piccola percentuale del DNA (circa il 2%) ha il compito di costruire le oltre centomila proteine presenti nell'organismo umano. Il ruolo del restante 98% è invece ancora solo parzialmente noto e risulta in parte coinvolto nella regolazione dei processi della parte codificante. L’analisi realizzata dal gruppo di ricerca italo-australiano potrebbe allora rivelarsi utile sia per comprendere meglio i processi evolutivi del genoma che per fare luce sui tanti aspetti ancora oscuri del suo funzionamento.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Scientific Reports con il titolo “The common origin of symmetry and structure in genetic sequences”. Gli autori sono Giampaolo Cristadoro (Università di Milano-Bicocca), Mirko Degli Esposti (Università di Bologna) e Eduardo G. Altmann (University of Sydney). (red.)

Vredi
https://www.nature.com/articles/s41598-018-34136-w  
www.unibo.it 
www.unimib.it 
https://sydney.edu.au/ 

Calendario

  

Regalati un libro

Weekend

 

 

 

 

 

 

Heos.it - Giornale online di scienza e cultura. Direttore responsabile Umberto Pivatello 
Sede - Redazione  Heos.it  Via Muselle, n° 940 - 37050 Isola Rizza - Verona (Italy)
    mob.+39 345 9295137 
Email: 
heos@heos.it  -  Privacy e Cookies
Autorizzazione Tribunale di Verona n°1258 - 7  Marzo 1997  Roc n. 16281
Partner tecnologico 
http://www.studio-web.eu/

 

 

  

N. 01 - Gennaio 2023

Per ricevere gratuitamente
"Il Senso della Repubblica" in formato pdf email a heos@heos.it 

 

 Gazzettadiverona.it

GVR foto

 

La Scatola Maggio21
La Scatola
Foglietto di Satira in Veneto 
24 Maggio 2021 pdf

 

 Cronaca

03.08.22 - Notti d'agosto: con Saturno e le Perseidi
 

 Dossier Guerra Fredda

 

Politica 
17.02.22 - Immaginiamo: 5 anni fa...

 

 

Vignette nel web - Raccolta 2023

Corriere.it   30.01.23

Italiaoggi.it    30.01.23

Ilfattoquotidiano.it    30.01.23

Heos.it    30.01.23

    

In libreria

 27.01.23  - Fuori dai confini

 ----------------------------------------------------------------

Curiosità

Scienze pangea casa tua

Pangea, ecco dov'era la tua casa 240 milioni di anni fa

 

 

Video

Esa Orione video

02.04.20 - Alla scoperta di Orione

Vangelis Nasa Mars Mythodea

24.03.20 - In tempo di Coronavirus facciamo un viaggio nel tempo e nello spazio
NASA Mission Mars Odyssey 2001, Vangelis Mythodea

 

 


 

 

 


 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Informazioni commercili
 

Razionalizzazione
energetica della casa

enea isolament sottofinestra