ALMA MATER-UNIVERSITA’ DI BOLOGNA

Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie

Giovanni Perini, Ph. D.

CONVEGNO MEDICO UNISALUTE INFLUENZA DEGLI STILI DI VITA SULLE MALATTIE CRONICHE NON

TRASMISSIBILI:ASPETTI EPIDEMIOLOGICI, MEDICI ED ECONOMICO-SOCIALI

Venerdì, 11 ottobre 2013 Auditorium Torre Unipol. Bologna

Ruolo dello sviluppo pre e neonatale (Epigenesi) nelle MCNT

EPIGENETICA pi = sopra i = genesi

Il termine EPIGENETICA viene utilizzato nel 1942 da Conrad Waddington che la definisce come “la branca della biologia che studia le interazioni causali fra i geni e il loro prodotto cellulare e pone in essere il fenotipo” In realtà questo termine ha origini molto più antiche e risale ai pre-formazionisti del XVII-XVIII secolo i quali, a loro volta, si rifanno al VI libro della FISICA di ARISTOTELE in cui è descritto il processo dal to o al to omo (dall’essere ora a ciò che si manifesterà poi) nel contesto della genesi della vita a partire dalla materia inanimata.

DIFFERENZA TRA GENOMA ED EPIGENOMA

GENOMA: La dotazione in DNA che ci è stata consegnata al momento del nostro

concepimento. In altre parole l’insieme dei geni di origine paterna e materna che costituiscono l’informazione genetica

EPIGENOMA: descrive i fattori e i meccanismi che agiscono sul genoma modificandolo

e attraverso i quali la cellula è in grado di “decidere” quali geni devono essere accesi o spenti in un dato momento dello sviluppo o più in generale della vita.

La “dittatura” del DNA nel XX secolo

ESPERIMENTI DI SURANI E SOLTER (1981)

AZIM SURANI, Cambridge UK DAVOR SOLTER Duke University, USA

ESPERIMENTI DI SURANI E SOLTER : Ruolo dei genomi parentali nella corretta esecuzione del piano di sviluppo dell’embrione

I genomi parentali non sono funzionalmente equivalenti

GENE ACCESO GENE SPENTO

Cromatina a “collana di perle” Cromatina a 30 nanometri

Da che cosa dipende la formazione di una cromatina rilassata rispetto ad una cromatina condensata?

Al momento possiamo annoverare almeno tre meccanismi: 1) Modificazioni chimiche del DNA

2) Modificazioni molecolari delle proteine istoniche

3) Piccoli e lunghi RNA nucleari che non servono per produrre proteine

MODIFICAZIONI DEL DNA

GENE ACCESO GENE SPENTO

Cromatina a “collana di perle”

METILAZIONE DEL DNA ? NO Cromatina a 30 nanometri

METILAZIONE DEL DNA ? SI

Dinamiche di metilazione del DNA durante la formazione delle cellule germinali e durante la formazione e sviluppo dell’embrione.

MODIFICAZIONI ISTONICHE

MODIFICAZIONI ISTONICHE

CODICE ISTONICO

FATTORI AMBIENTALI CHE INFFLUENZANO LA FUNZIONE DELL’EPIGENOMA

A) DIETA B) CURA PARENTALE C) FARMACI D) SOSTANZE CHIMICHE NATURALI O DI SINTESI E) STRESS DI VARIA NATURA

STUDI SUI GEMELLI. QUESTI STUDI CI PERMETTONO DI CAPIRE MEGLIO IL CONTRIBUTO DEL GENOMA RISPETTO A QUELLO DELL’ AMBIENTE GEMELLI IDENTICI MONOZIGOTI: HANNO UN DNA GENOMICO IDENTICO GEMELLI FRATELLI DIZIGOTI : DNA GENOMICO DIVERSO MA CONDIVIDONO FIN DAL CONCEPIMENTO LO STESSO AMBIENTE INTRAUTERINO PRIMA E EXTRAUTERINO POI

TOPI ISOGENETICI

IL GENE AGOUTI ( CIOE’ QUELLO CHE CONFERISCE IL COLORE GIALLO-ARANCIONE) E’ NORMALMENTE METILATO E QUINDI SPENTO. IN QUESTO MODO SI MANIFESTA IL COLORE MARRONE E L’ANIMALE E’ NORMALMENTE MAGRO. QUANDO INVECE IL GENE AGOUTI NON E’ METILATO ESSO SI RIACCENDE FACENDO SI CHE L’ANIMALE ABBIA UN MANTO GIALLO-ARANCIONE. L’ANIMALE TRA L’ALTRO E’ ANCHE OBESO. IN QUESTO MODO IL COLORE DEL MANTO DI QUESTA VARIETA DI TOPO DIVENTA UN MARCATORE INDIRETTO DELLO STATO DI METILAZIONE DEL GENE AGOUTI.

BISFENOLO-A: SI TROVA IN MOLTI CONTENITORI ALIMENTARI E IN VARI TIPI DI PLASTICHE

QUANDO LE TOPOLINE GRAVIDE DELLA VARIANTE AGOUTI SONO ESPOSTE AL BPA LA STRAGRANDE MAGGIORANZA DELLA PROGENIE HA MANTO GIALLO-ARANCIO ED E’ OBESA. QUESTO FATTO INDICA CHE IL BPA E’ IN GRADO DI INTERFERIRE CON I MECCANISIMI DI METILAZIONE DEL DNA CHE REGOLANO L’ATTIVITA’ DEL GENE AGOUTI.

Cromosoma 3

CONCLUSIONI 1) ABBIAMO CAPITO CHE IL DNA NON E’ IL SOLO DETERMINANTE DELLO SVILUPPO DI UN ORGANISMO E DEL SUO FENOTIPO 2) L’AMBIENTE INTESO NELLA SUA ACCEZIONE PIU’ GENERALE SVOLGE UN RUOLO DETERMINANTE NELLA MODULAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA AGENDO FONDAMENTALMENTE SUI MECCANISMI EPIGENETICI 3) CAPIRE I MECCANISMI MOLECOLARI ALLA BASE DEI FENOMENI EPIGENETICI CI PERMETTE DI ESSERE OPERATIVI E DI INTERVENIRE CON COGNIZIONE DI CAUSA SULLE CONDIZIONI AMBIENTALI CHE POSSONO FAVORIRE DETERMINATE MALATTIE IN PARTICOLARE LE MALATTIE CRONICHE NON TRASMISSIBILI 4) CAPIRE L’ESATTO MECCANISMO DI INTERAZIONE TRA AMBIENTE ED EPIGENOMA CI PERMETTE ANCHE DI DISEGNARE/SVILUPPARE FARMACI UTILI CHE POSSONO MIGLIORARE/CURARE CHI E’ AFFETTO DA MCNT (EPIGENETIC DRUGS).