Cellule-immagine: Sonali Chaturvedi nel suo laboratorio con la tirocinante Ruthie Shenoy, mentre analizzano i dati su una macchina PCR digitale. Crediti immagine: UC Riverside
Cancro, artrite e diabete possono svilupparsi quando le cellule attivano i geni sbagliati. Tuttavia, questi malfunzionamenti sono straordinariamente rari. Ogni secondo di ogni giorno, trilioni di cellule rispondono correttamente allo stress ambientale, mantenendo il nostro corpo in funzione.
Il modo in cui le cellule raggiungono questa straordinaria affidabilità è al centro di una nuova sovvenzione di 2,1 milioni di dollari del National Institutes of Health, assegnata alla biologa Sonali Chaturvedi dell’UC Riverside. Nello specifico, la ricerca indagherà su come le cellule mantengano la stabilità nonostante la necessità di adattarsi rapidamente a cambiamenti e stress.
Il finanziamento quinquennale Early Stage Investigator del National Institute of General Medical Science del NIH sosterrà la ricerca di Chaturvedi sui sistemi di controllo molecolare, ovvero i circuiti di feedback trascrizionale che determinano quali geni vengono attivati, con quale intensità rispondono agli stimoli esterni e quando vengono disattivati. Gli scienziati sanno che questi circuiti aiutano le cellule a rimanere stabili adattandosi alle condizioni mutevoli, ma molte delle regole che li governano rimangono sconosciute.
“Le cellule ricevono costantemente segnali dall’ambiente circostante, ma non possono reagire in modo eccessivo”, ha affermato Chaturvedi. “Stiamo cercando di comprendere le regole fondamentali che permettono alle cellule di rimanere stabili pur adattandosi allo stress. Queste regole sono essenziali per quasi tutti i processi biologici”.
Una delle domande che guidano la ricerca è se le cellule trasmettano alle generazioni future qualcosa di più del semplice DNA. Il laboratorio di Chaturvedi studierà se, durante la divisione cellulare, le cellule ereditino anche “memorie molecolari”, ovvero schemi di regolazione genica che influenzano la risposta delle cellule figlie e persino delle nipoti agli stress.
Per rispondere a queste domande, il suo team costruirà versioni semplificate dei circuiti di feedback trascrizionale e osserverà come si comportano in diverse condizioni ambientali. Riducendo questi sistemi complessi ai loro componenti essenziali, i ricercatori sperano di scoprire principi generali applicabili a molti tipi di cellule.
Mentre il precedente lavoro di Chaturvedi si concentrava su come le cellule trasferiscono le informazioni genetiche, il nuovo finanziamento si rivolge alla questione più fondamentale di come le cellule sane prendano in modo affidabile le decisioni giuste miliardi di volte al giorno. Le cellule subiscono stress da fattori come infezioni, carenza di ossigeno, calore, freddo, mancanza di nutrienti, danni al DNA causati dai raggi UV, infiammazione, tossine e agenti inquinanti.
Le conoscenze acquisite da questa ricerca potrebbero in futuro aiutare gli scienziati a comprendere meglio le malattie in cui la regolazione genica si altera, magari in risposta ad alcuni di questi stress, e al contempo fornire informazioni utili per la progettazione di cellule ingegnerizzate con potenziali applicazioni che spaziano dalle terapie contro il cancro alla medicina rigenerativa.
Il premio R35 è concepito per sostenere una ricerca audace e guidata dalla curiosità, piuttosto che un singolo progetto dai contorni ristretti. Questa flessibilità consente ai ricercatori di seguire le scoperte inaspettate man mano che emergono. Si tratta di un approccio ideale per la ricerca volta a svelare le regole fondamentali che governano il comportamento delle cellule.
“Questo finanziamento ci dà la libertà di porci grandi domande”, ha affermato Chaturvedi. “Se riusciamo a capire come le cellule mantengono sia la stabilità che la flessibilità, avremo una comprensione molto migliore di come funziona la vita al suo livello più fondamentale“.
Fonte: UC Riverside