Le cellule staminali hanno la marcia innestata (ma con la frizione)

CompositeQuali sono i meccanismi che mantengono le cellule staminali embrionali capaci di generare ogni tipo di cellula del nostro organismo? Un team di ricercatori di Pisa, Roma, Firenze e Cambridge, coordinati da Federico Cremisi, biologo dello sviluppo del Laboratorio di Biologia Bio@SNS della Scuola Normale Superiore, a Pisa, diretto da Antonino Cattaneo, ha recentemente dato una risposta a questa domanda.

Era noto da tempo infatti che alcuni geni chiave del differenziamento cellulare sono già attivi nelle cellule staminali embrionali, nonostante queste siano del tutto indifferenziate. Grazie ad una intensa attività di “Systems Biology”, è stato ora  portato alla luce il meccanismo con cui le cellule staminali embrionali rimangono indifferenziate nonostante il loro programma di differenziamento sia già attivato.

In un articolo pubblicato sulla rivista “Genome Biology”, Luca Pandolfini (PhD in neuroscienze della Scuola Normale) e collaboratori hanno identificato un gruppo di piccoli RNA (microRNA) la cui funzione è proprio quella di bloccare la produzione delle proteine chiave del differenziamento cellulare, anche se l’RNA di queste proteine è già presente nelle cellule staminali embrionali. L’analogia col mondo reale usata da Federico Cremisi è quella della “frizione” della macchina biologica che controlla la “partenza” del differenziamento cellulare nell’embrione. Le cellule staminali embrionali hanno quindi la marcia innestata e sono pronte a partire con il programma differenziativo.

Il sequenziamento di 300 gigabasi e l’analisi globale ed integrata di 27.000 geni, mRNA, microRNA e proteine di cellule staminali embrionali e cellule differenziate hanno permesso a Luca Pandolfini e collaboratori di identificare i geni attivati ma non tradotti in proteina, responsabili della “partenza” del differenziamento cellulare. I geni la cui traduzione in proteina è bloccata dai microRNA nelle cellule staminali embrionali indifferenziate sono principalmente geni regolatori della cromatina. Le proteine codificate da questi geni sono enzimi capaci di modificare la struttura di specifiche regioni dei cromosomi da uno stato inattivo ad uno attivo e viceversa, e per questo ricoprono un ruolo fondamentale duranti i processi epigenetici di differenziamento cellulare.

La scoperta del team di Pandolfini, che ha svelato un meccanismo chiave della biologia cellulare e dello sviluppo, potrebbe risultare molto utile alla comprensione dei meccanismi di de-differenziamento cellulare nei processi tumorali.

(immagine: cellule staminali embrionali di topo)