Come incide l’esperienza sul Dna del cervello nel primo periodo dello sviluppo celebrale?

brainUna risposta a questa fondamentale domanda viene fornita da una ricerca svolta presso il Laboratorio di Biologia Bio@SNS della Scuola Normale Superiore e l’Istituto di Neuroscienze del CNR di Pisa. Il ruolo dei fattori epigenetici viene spiegato nel lavoro pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience (Experience-dependent DNA methylation regulates plasticity in the developing visual cortex, Paola Tognini, Debora Napoli, Jonida Tola, Davide Silingardi, Floriana Della Ragione, Maurizio D’Esposito  & Tommaso Pizzorusso).  La pubblicazione vede, come primi co-autori, Paola Tognini (gia’ perfezionanda della Scuola Normale Superiore di Pisa, ora post doc all’Istituto di Neuroscienze CNR di Pisa) e Debora Napoli, perfezionanda nel Dottorato di Neuroscienze della Scuola Normale, e, come coordinatore, il prof. Tommaso Pizzorusso, Professore Associato di Psicobiologia dell’Università di Firenze e docente nel corso di dottorato in Neuroscienze della Scuola Normale.

La ricerca individua un meccanismo epigenetico (la metilazione del DNA) attraverso cui uno stimolo esterno lascia una traccia a livello del genoma delle cellule nervose durante il cosiddetto periodo critico, vale a dire durante le prime fasi dello sviluppo del cervello. La metilazione del DNA nel cervello è regolata dinamicamente dall’esperienza. E’ noto che l’esperienza influenza le conoscenze e il comportamento degli individui agendo sul patrimonio genetico e la scoperta pubblicata su Nature Neuroscience ha evidenziato, prendendo come paradigma il sistema visivo, che il legame tra esperienza e fattori epigenetici è particolarmente forte nei primi anni di vita e nell’età dello sviluppo. Utilizzando anche tecniche di sequenziamento del DNA ad alta efficienza i ricercatori hanno scoperto che, in seguito alla privazione visiva per tre giorni del modello sperimentale utilizzato, cambia lo stato di attivazione di centinaia di geni e si alterano in modo patologico i circuiti della corteccia cerebrale dedicata alla vista. Tuttavia, bloccando la metilazione del DNA, in questo lavoro è stato osservato che l’effetto della deprivazione visiva non portava ugualmente a un’alterazione dell’espressione genica, né dello sviluppo visivo, segno che l’azione dell’esperienza sull’attivazione genica era mediata dalla metilazione del DNA.

Questi risultati rivelano un nuovo meccanismo che evidenzia il ruolo della metilazione del DNA come mediatore molecolare nello sviluppo dei circuiti corticali e mettono in evidenza come mutazioni negli enzimi che metilano il DNA possano essere fattori chiave coinvolti in malattie neuropsichiatriche.

L’indagine è stata realizzata nell’ambito del progetto MIUR-CNR EPIGEN che mira ad analizzare l’importanza dell’epigenetica per tutti i tessuti dell’individuo e al quale hanno partecipato l’Università di Firenze, l’Istituto di Neuroscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) di Pisa, il Laboratorio di Biologia della Scuola Normale Superiore di Pisa e  l’Istituto di Genetica e Biofisica del CNR di Napoli.