Sapere Scienza

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La fabbrica dei cromosomi

21 Maggio 2014 di 

Se studiaste alla John Hopkins University di Baltimora potreste scegliere il corso Build a genome e partecipare al progetto Sc2.0, che ha già posto una nuova pietra miliare nel campo della biologia sintetica: a marzo Science ha pubblicato uno studio che descrive l’introduzione in una cellula di lievito di un cromosoma interamente costruito in laboratorio, al posto della sua copia originale. E così S. cerevisiae, noto ai più per la lievitazione del pane e la fermentazione della birra, ma altrettanto importante in campo biotecnologico e per lo studio dei meccanismi cellulari di base, è nuovamente alla ribalta, dopo essere stato nel 1996 il primo organismo eucariotico con genoma completamente sequenziato.

 

Una cellula di lievito con genoma completamente sintetico 

Nel 2006 Jef Boeke iniziò il progetto che pochi anni prima aveva ritenuto folle: costruire un genoma di lievito completamente sintetico. Quello di un batterio era già stato sintetizzato, ma i numerosi cromosomi, 16 nel lievito, della cellula eucariotica erano una sfida decisamente più impegnativa! La progettazione dei cromosomi sintetici è partita dai laboratori informatici: al computer sono state scritte le sequenze, il genoma è stato “alleggerito”, togliendo regioni non codificanti, e stabilizzato, eliminando per esempio elementi “mobili” che si spostano al suo interno modificandolo. Infine per rendere i cromosomi sintetici degli strumenti di indagine fenomenali, ogni regione è stata “marcata”, per distinguerla dalla controparte naturale, e ogni gene non essenziale è stato corredato di siti che permetteranno di creare infiniti riarrangiamenti e modificazioni del genoma, per esplorarne il funzionamento al livello veramente di “sistema”, ma anche per rendere più semplice l’utilizzo del lievito per applicazioni biotecnologiche.

 

Cromosomi costruiti da... studenti di tutto il mondo 

La sintesi in laboratorio dei cromosomi progettati avrebbe avuto costi e tempi elevatissimi. Ed ecco la seconda intuizione di Boeke: sarebbero stati gli studenti di un nuovo corso a costruire i cromosomi. L’idea, rivelatasi vincente, è stata ripresa da università di tutto il mondo. La “fabbrica” guidata da Boeke è ormai internazionale e ha completato il primo cromosoma (il 3). Le cellule di lievito in cui è stato inserito al posto del cromosoma originale crescono normalmente in tutte le condizioni provate. La strategia quindi può funzionare e si prevede, entro i prossimi quattro anni, di sostituire, uno ad uno, tutti i cromosomi del lievito con cromosomi sintetici, fino a ottenere un genoma eucariotico completamente artificiale. Il progetto Sc2.0 è decollato verso nuove frontiere della biologia.

Giulia Guarguaglini

Nata nel 1972 a Roma, dove ha studiato presso l’Università La Sapienza conseguendo la Laurea in Scienze Biologiche e il Dottorato in Genetica e Biologia Molecolare. Dopo alcuni anni in Germania, tra Heidelberg e Monaco di Baviera, è tornata a Roma, dove lavora come ricercatrice presso il CNR.

9788822094513   settembre-ottobre 2021

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