Ribosomi-immagine: ricerche suggeriscono che le variazioni nei geni che codificano per i filamenti di RNA nei ribosomi siano associate a tratti umani. theasis/iStock
Uno studio collega le mutazioni nei geni dei ribosomi a caratteristiche come l’altezza e il peso.
I ribosomi sono tra le macchine molecolari fondamentali sulla Terra: le fabbriche di proteine per tutti gli esseri viventi. E fino a poco tempo fa, si pensava che fossero pressoché identici, almeno all’interno di una stessa specie.
Ma ci sono sempre più prove di una variabilità naturale nei geni che codificano per le molecole di RNA che contribuiscono a formare la struttura del ribosoma. Ora, un nuovo studio, basato sui dati di centinaia di migliaia di persone della UK Biobank, suggerisce che questa variabilità potrebbe influenzare tratti umani come l’altezza e il peso e forse rappresenta un importante fattore finora trascurato della diversità umana.
“È un contributo davvero notevole”, afferma Scott Blanchard, biologo strutturale presso il St. Jude Children’s Research Hospital, che non ha partecipato allo studio, pubblicato oggi su Cell Genomics. Lo studio conclude “che sì, esiste una correlazione tra la variazione della sequenza di RNA e il fenotipo umano“, afferma. “È una scoperta davvero innovativa”.
Ogni cellula animale può contenere milioni di ribosomi, costituiti da decine di proteine distinte avvolte in filamenti di acido nucleico chiamati RNA ribosomiale (rRNA). Queste minuscole macchine traducono gli RNA messaggeri, ovvero le trascrizioni dei geni attivi, in proteine necessarie alla sopravvivenza, alla crescita e ad altre funzioni cellulari. La maggior parte degli scienziati riteneva che, per funzionare correttamente, non potessero variare molto.
Ma questa visione è stata messa in discussione nel corso degli anni. Negli anni 2010, ad esempio, un team guidato dalla biologa molecolare e dello sviluppo Maria Barna dell’Università di Stanford, ha analizzato le proteine ribosomiali e ha concluso che, persino all’interno di una singola cellula di mammifero, esistono molteplici tipi di ribosomi “specializzati” dedicati alla produzione di diverse proteine cellulari.
Altri ricercatori hanno studiato i geni che codificano per le molecole di rRNA, presenti in centinaia di copie in tutto il genoma. Si tratta di un compito arduo: la natura ripetitiva delle sequenze rappresenta un ostacolo per le tecniche genetiche tradizionali e approcci diversi possono portare a risultati molto differenti. Ciononostante, diversi gruppi, tra cui quelli di Barna e Blanchard, hanno documentato un certo grado di variabilità, sia tra individui che all’interno del genoma di una singola persona.
Vi sono indizi che tale variazione possa avere conseguenze biologiche: esperimenti sui batteri condotti dal gruppo di Blanchard hanno dimostrato che la modifica dell’espressione di diverse sequenze di rRNA cambia le proteine che vengono sintetizzate. Studi sugli esseri umani hanno riscontrato associazioni tra determinate mutazioni e il cancro, sebbene sia spesso difficile confermare se una mutazione fosse presente dalla nascita e se sia una causa o una conseguenza della malattia.
Vardhman Rakyan, genetista molecolare presso la Queen Mary University di Londra (QMUL), ha studiato l’rRNA utilizzando l’enorme raccolta di dati genomici e sanitari della UK Biobank. Nel 2024, il suo team ha riportato associazioni tra il numero di copie del gene rRNA nel genoma di una persona e caratteristiche come la conta dei globuli bianchi e la massa corporea. Le persone obese, ad esempio, tendevano ad avere un minor numero di copie del gene rRNA, sebbene le ragioni non fossero chiare.
Nell’ultimo studio, il suo team ha cercato differenze nelle sequenze geniche stesse. Il genetista molecolare Francisco Rodríguez-Algarra della QMUL ha innanzitutto analizzato i genomi di 49 coppie di gemelli identici presenti nel database della biobanca, alla ricerca di mutazioni del gene rRNA condivise da entrambi gli individui. In questo modo, ha avuto maggiori probabilità di individuare mutazioni presenti dalla nascita ed evitare variazioni spurie dovute a errori di sequenziamento del DNA o ad altri fattori di disturbo. La ricerca ha individuato diverse centinaia di varianti, la maggior parte delle quali consisteva in differenze in singole basi del DNA.
I ricercatori hanno quindi utilizzato i dati di circa 300.000 altri partecipanti alla biobanca per cercare associazioni tra queste varianti e tratti umani. Tra diverse decine di risultati, hanno trovato un collegamento tra alcune mutazioni del gene rRNA e le dimensioni corporee di una persona. Le mutazioni raggruppate all’interno di un gene che codifica per l’RNA più grande del ribosoma sono state collegate ad altezza, peso, circonferenza della vita e livelli di colesterolo.
È probabile che tali associazioni siano emerse in parte perché quasi tutti i partecipanti alla biobanca hanno fornito misurazioni di altezza e peso. Altri dati relativi alla salute o allo stile di vita sono più frammentari, il che rende più difficile trovare associazioni statisticamente significative. Rakyan afferma che potrebbero esserci molte più variabili che il team non ha rilevato perché si è concentrato su varianti riscontrate in un numero così ristretto di gemelli, tutti di etnia caucasica.
Il gruppo di Rakyan non è l’unico a studiare tali associazioni. L’anno scorso, dopo che il suo team ha pubblicato il suo studio attuale come preprint, Barna e colleghi hanno pubblicato un proprio preprint che analizzava la variazione del gene rRNA nella UK Biobank. Utilizzando un approccio diverso nella loro analisi, il gruppo ha identificato alcune connessioni simili tra la variazione dell’rRNA e le dimensioni corporee, ma ha suggerito ulteriori collegamenti con la fisiologia, diverse malattie e la funzione dei ribosomi.
“È davvero entusiasmante pensare a questa variabilità nella popolazione umana“, afferma Julie Aspden, ricercatrice sui ribosomi presso l’Università di Leeds, che non ha partecipato allo studio. Sottolinea che non è ancora chiaro in che modo le varianti del gene rRNA possano influenzare i tratti osservati nel nuovo studio. “L’articolo suggerisce che alcune di queste mutazioni alterano la struttura dell’rRNA, modificando il modo in cui questi filamenti interagiscono con altri componenti del ribosoma. Ciò potrebbe cambiare la “preferenza” dei ribosomi per la sintesi di determinate proteine”, afferma Aspden. Il suo gruppo sta studiando un’ipotesi simile, analizzando come le modifiche dell’rRNA possano influenzare la traduzione.
Alcuni ricercatori hanno ipotizzato che la diversità dei ribosomi potrebbe in futuro rappresentare un bersaglio per nuove terapie. “Se i ribosomi espressi nel cancro sono effettivamente fisicamente diversi”, suggerisce Blanchard, “forse potremmo prenderli di mira con farmaci a piccole molecole”.
Il team di Rakyan sta ora pianificando una nuova analisi del gene rRNA su un ampio set di dati di campioni di tessuto tumorale. “Man mano che si esamineranno più attentamente queste sequenze a lungo trascurate”, afferma Rakyan, “ci sarà – si spera – un’enorme esplosione di scoperte“.
Fonte: Science