Il genoma umano - Italo Bovolenta Editore

DIDATTICA ATTIVA - Materiali integrativi - APPROFONDIMENTO
Il genoma umano
cromosomi, geni e nucleotidi
comunità scientifica per 15 anni; almeno così era stato
previsto. In realtà i primi risultati importanti si ebbero
Il genoma umano è l’insieme di tutte le informazioni conte-
nel 2001 e il progetto si è ritenuto concluso nel 2003.
I risultati vennero ottenuti così presto sostanzialmente
nute nei geni che si trovano nei cromosomi di una cellula umana,
per due motivi.
cioè tutte le successioni di nucleotidi del DNA che permettono la
• Lacomunitàscientificastatunitense,vistoilgrande
sintesi di tutte le proteine e di tutte le biomolecole responsabili del
interesse suscitato dall’argomento della ricerca, si ri-
metabolismo e della riproduzione di un uomo.
trovò a poter utilizzare la collaborazione degli scien-
Nel capitolo 6 del testo, nelle lezioni che vanno dalla
ziati di molti altri Paesi, compreso il nostro.
44 alla 48, abbiamo parlato di geni, cromosomi e di come
le successioni di nucleotidi dei geni diano origine a pro-
• La possibilità di guadagno legata alla eventualità di
teine altamente specifiche.
ottenere brevetti di nuove combinazioni di nucleotidi spinse una industria privata americana a lanciarsi
nella sfida impegnando una grande quantità di dena-
la storia del progetto genoma
ro nella ricerca.
Alla fine degli anni ’80 del secolo scorso, Renato Dulbec-
figura 1 Renato Dulbecco, lo scienziato
di origine italiana che
ha pensato per primo
all’utilità di analizzare
e sequenziare tutti
i geni del genoma
umano.
co (1914–2012), uno scienziato di origine italiana che
aveva ottenuto il premio Nobel nel 1975, espresse l’idea
di costruire una mappa di tutti geni dell’uomo (figura
1). Dulbecco pensava che tali informazioni si sarebbero
potute usare per capire i meccanismi di insorgenza del
cancro.
Queste sono le parole di Dulbecco sui geni dei virus
(figura 2) che provocano tumori nell’uomo:
« … i geni sono coinvolti perchè questi virus, da principio, si studiano come agenti che producono il cancro.
Allora io pensai che se un virus, che è piccolo e che ha
pochi geni, può provocare tumori, avrà qualcosa nei
suoi geni che li può favorire o provocare. Così, insieme ad altri scienziati, ci siamo messi a studiare i geni
di questi virus e da lì è venuta fuori la connessione dei
geni e il Progetto Genoma che servirà a studiare tutta
la mappa genetica della nostra specie».
La conoscenza del genoma umano, inoltre, si sa-
rebbe potuta usare per individuare la posizione di geni responsabili di gravi malattie ereditarie e porre le
basi per individuare dei sistemi per curarle. In effetti
successivamente è diventato possibile intervenire per
eliminare le porzioni di DNA «malato» e sostituirle con
le corrispondenti porzioni di DNA «sano» attraverso la
terapia genica (cfr. lezione 48 del testo).
Nacque così nel 1991 il Progetto Genoma Umano (The
figura 2 Il virus della scimmia, denominato SV40, responsabile di tumori
cerebrali umani i cui geni sono stati studiati da Dulbecco.
Human Genome Project) che avrebbe dovuto impegnare la
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Daniele Casagrande - Argomenti
di biologia - © Italo Bovolenta editore - 2011
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le finalità
genoma e variabilità
Il lavoro da svolgere si presentava molto complesso: bisognava prima fare la mappatura e successivamente il
sequenziamento.
• La mappatura consiste nello stabilire quali geni si
trovano in un determinato cromosoma e quale sia la
loro posizione (figura 3).
• Il sequenziamento consiste nello stabilire l’ordine
con cui sono legati i nucleotidi; questa parte della ricerca è di estrema importanza perche, grazie al codice
genetico, si può associare ad ogni gene una proteina.
Per ultimo affrontiamo il problema il problema della
variabilità intraspecifica per Homo sapiens. Abbiamo studiato che, a parte i gemelli generati da un solo uovo,
tutti gli uomini sono dei «pezzi unici», sono cioè organismi altamente specifici e ciascuno è diverso da un altro.
Questa considerazione potrebbe mettere in discussione
il concetto di genoma umano e farci parlare del genoma
di ciascun uomo. L’affermazione è vera, ma il sequenziamento ci ha permesso di stabilire che i genomi di ciascun uomo sono uguali al 99,9%. In pratica dobbiamo
tutta la variabilità esistente in tutta l’umanità solo allo
0,1% del nostro DNA.
i risultati
• I nucleotidi che costituiscono il genoma umano sono
all’incirca 3·109, cioè 3 000 000 000.
• Uno dei risultati più interessanti è quello che stabilisce che il numero di geni è molto più piccolo di
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p53
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BRCA-1
p
quello che si riteneva: i geni umani sono tra 20.000 e
30.000, mentre si pensava che potessero essere più di
100.000. Non solo, i geni umani sono «pochi» anche
in confronto ad altre specie: alcune piante ne contengono 80.000. Questo fatto va interpretato concludendo che evidentemente la complessità del vivente
non è dovuta al numero di geni, ma ai meccanismi di
controllo che intervengono quando il gene sintetizza
la proteina.
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21,1
21,2
21,3
q
• La lunghezza del DNA è data dalla lunghezza della catena polinucleotidica; poiché i nucleotidi sono diversi solo per le basi azotate, quando si misura il DNA ci
si riferisce alle coppie di basi, base pairs (bp) in inglese.
Se una porzione di cromosoma è lunga 1 000 bp, vuol
dire che è costituita da 1 000 nucleotidi.
NM23
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• Il DNA che codifica proteine è solo il 2÷2,5% del totale; ciò significa che circa il 98% del DNA non svolge
alcuna funzione (o meglio svolge probabilmente funzioni che ancora non siamo stati in grado di scoprire).
TIMP-2
Cromosoma 17
figura 3 La mappatura del cromosoma 17 del genoma umano; i geni sono
identificati con una sigla e per ognuno di loro viene indicata la posizione
occupata nel cromosoma. Naturalmente sono indicati solo alcuni geni.
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HER-2/neu (erb-B 2)
THRA1
RAR-α
Estradiolo 17- β Deidrogenasi
WNT3
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