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Esistono infatti numerosi geni che, trascritti, vanno incontro a splicing alternativo .Esistono numerosi trascritti di RNA che non vengono a loro volta tradotti. Non esiste nemmeno una cifra certa dei geni presenti nel genoma umano: le stime proposte al termine del sequenziamento del genoma (circa 30-40 mila geni) sono state ridotte a circa 25 mila. Per tutti questi motivi, l'era post-genomica si sta notevolmente specializzando. Oltre alla già citata proteomica (che studia il proteoma, l'incredibile numero di proteine e le loro interazioni), si stanno diffondendo la strascrittomica, la metabolica ed una gran quantità di - omics (dall'originale inglese della terminazione -omica). Il Ruolo dell’Ingegneria Genetica post –Genomica L'ingegneria genetica è oggi il gold standard nella ricerca sulle proteine. Tra gli strumenti di base che essa mette a disposizione figurano i seguenti studi di loss of function (dall'inglese, perdita di funzione). Si tratta di esperimenti, genericamente chiamati di knock-out che permettono di ingegnerizzare un organismo in modo tale da eliminare l'attività di un determinato gene. Ciò permette di studiare il difetto causato da questa mutazione, e può essere utile come screening iniziale della funzione di un gene. Spesso viene utilizzato in biologia dello sviluppo. Un esperimento di knock-out viene messo a punto attraverso la manipolazione in vitro di un costrutto di DNA che, nelle versioni base di un esperimento di knock-out, consiste nel gene di interesse modificato a sufficienza per perdere la funzione originale. Questo costrutto può essere poi inserito in una cellula in coltura, all'interno della quale sarà in grado di sostituire la versione originale (detta wildtype) del gene. Se le cellule che ricevono tale costrutto sono cellule staminali esse possono essere inserite in una blastociti, a sua volta inserita nell'utero di madri surrogate. Con questa tecnica, chiamata Embryonic Stem Cell Transfer (dall'inglese, trasferimento di cellule staminali embrionali), è possibile realizzare un organismo transgenico. Un metodo più semplice per lo screening di knock-out, che tuttavia può essere applicato solo ad animali meno complessi, consiste nell'induzione di mutazioni casuali in una popolazione molto ampia (ad esempio di Drosophila melanogaster, il moscerino della frutta). La progenie verrà strettamente analizzata alla ricerca della mutazione che si intende studiare. Tale metodo è correntemente utilizzato per gli organismi unicellulari, specialmente prokaryota e talvolta per le piante. Studi di gain of function (dall'inglese, acquisizione di funzione). Si tratta della logica controparte della produzione di knock-out. Sono spesso portati avanti insieme ai knock-out per valutare in modo più fine la funzione dei geni in esame. I procedimenti che vengono svolti per introdurre una mutazione ''gain of function sono molto simili a quelli utilizzati per produrre knock-out. In questo caso il costrutto porterà con se alcuni accorgimenti tali da incrementare l'espressione della proteina (come ad esempio un promotore forte). Studi con tracciati permettono di individuare l'esatta localizzazione e l'interazione della proteina in esame. Un metodo per ottenere ciò consiste nella sostituzione del gene wildtype con un gene di fusione, contenente il gene originale fuso con una terminazione visibile dall'operatore. Un esempio di tali terminazioni visibili è la GFP (dall'inglese Green Fluorescent Protein, proteina fluorescente verde). Tale proteina è molto utile perché permette nella maggior parte dei casi un corretto funzionamento della proteina originale con cui è fusa: uno dei principali problemi legato a questo tipo di tecnica consiste infatti nell'instabilità della maggior parte delle proteine di fusione. Il desiderio dell'operatore in questo tipo di saggi, infatti, è quello di seguire la proteina, non di modificarne i parametri strutturali e funzionali. Una strategia attualmente in sviluppo per migliorare la stabilità dei prodotti di fusione è la possibilità di realizzare code facilmente riconoscibili attraverso la somministrazione di anticorpi. |
Per alcuni questa differenza non è abbastanza marcata per spiegare, unicamente attraverso i geni, la complessità dell'organismo umano rispetto a forme di vita più semplici. Inoltre nel genoma mappato sono stati rilevati, oltre ai geni che costituiscono solo il 3% del totale, una quantità di materiale di cui non conosciamo ancora funzionamento e scopo (junk DNA). Queste considerazioni e le recenti ricerche sembrano, secondi alcuni (tra cui Evelyn Fox Keller nel suo libro Il secolo del gene), poter mettere in profonda crisi la classica concezione del gene come di una molecola stabile soggetta ad errori casuali e la correttezza stessa della teoria darwiniana intesa come un processo che agisce a posteriori sulle mutazioni grazie alla selezione naturale. Tra gli entusiasti sostenitori della possibilità di risolvere tutti e per sempre i problemi della salute umana, grazie alla correzione dei guasti dei geni o alla sostituzione dei pezzi di genoma difettoso con pezzi ben funzionanti, secondo una visione della medicina neo-meccanicistica, si leggono autorevoli inviti alla prudenza. SPECIFICHE SULLA TECNICA Il primo passo di tali tecniche di manipolazione dei geni è stato certamente la scoperta degli ENZIMI DI RESTRINZIONE, Il processo avviene in varie fasi: ospiti, spesso diverse dalle cellule da cui proviene il DNA isolato. estranei, possono anche riprodursi e fungere da sistemi di amplificazione del gene stesso. litiche e detergenti. Le molecole di DNA, separate dalla miscela di cellule con tecniche purificanti, vengono tagliate in frammenti più piccoli. Per effettuare ciò si utilizzano enzimi di restrizione o endonucleasi di restrizione. Esse non tagliano la doppia elica a caso, bensì agiscono in sequenze bersaglio di nucleotidi creando delle estremità appiccicose/coesive (che contengono delle sequenze palindrome). Il taglio avviene mediante idrolisi. Si ottengono un numero variabile di filamenti di DNA di lunghezza variabile, legato alla presenza di sequenze bersaglio che si trovano nei plasmidi. I frammenti di DNA plasmidico e quelli di DNA eucariotico vengono legati insieme grazie alle sequenze coesive con l’intervento di DNA ligasi.
Il termine più corretto per identificare un organismo con informazioni genetiche di provenienza esterna è organismo transgenico .Nel linguaggio comune sono utilizzati anche organismo geneticamente modificato o geneticamente ingegnerizzato. Le sfide della post-genomica La sfida più grande che la ricerca sta raccogliendo in questi anni di post-genomica consiste nell'individuazione e nella caratterizzazione dei prodotti proteici di ogni gene. Quello della cosiddetta proteo mica dunque, è un compito ben più complesso, essendo meno meccanico del mero sequenziamento del DNA. La rivisitazione che il dogma centrale della biologia molecolare ha subito in questi anni, complica ulteriormente le cose. Oggi appare infatti chiaro che la classica definizione "un gene, un trascritto, una proteina" appare quantomeno insufficiente, se non sbagliata.. |
Con il termine generico di ingegneria genetica (più propriamente tecnologie del DNA ricombinante) si fa riferimento ad un insieme molto eterogeneo di tecniche che permettono di isolare geni, clonarli, introdurli e esprimerli in un ospite eterologo (differente dall'ospite originale). Queste tecniche permettono di conferire caratteristiche nuove alle cellule riceventi. Le cellule così prodotte sono chiamate ricombinanti. L'ingegneria genetica permette anche di alterare la sequenza del gene originale e di produrne uno più adatto a rispondere ad esigenze specifiche, come avviene ad esempio per quanto riguarda gli OGM. L’Ingegneria Genetica è Le tecniche dell'ingegneria genetica coinvolgono spesso l'isolamento, la manipolazione e la reintroduzione del DNA all'interno di cellule eterologhe o, più nello specifico, in organismi modello .I l fine può essere, ad esempio, quello di esprimere una proteina all'interno di un organismo diverso da quello di origine (la proteina è detta per questo eterologa sfruttando i ribosomi e la sintesi proteica dell'organismo ospite). Tale processo è noto come espressione eterologa. Le applicazioni più fini dell'ingegneria genetica permettono non solo di selezionare un gene al fine di produrne la proteina eterologa, ma di modificare l'informazione genetica stessa, al fine di ottenere una proteina finale parzialmente modificata. INGEGNERIA GENETICA E RICERCA Sebbene la conclusione del PROGETTO GENOMA UMANO abbia portato una vera e propria rivoluzione nel mondo delle scienze biologiche, ponendo fine di fatto all'era della genomica rimangono tuttora numerose sfide che attendono la ricerca in questo campo. Il sequenziamento dell'intero genoma umano, oltre a quello di numerose altre specie viventi, ha infatti reso estremamente semplice, se non banale, ottenere informazioni sulla composizione di un gene o di un segmento di DNA: i miliardi di nucleotidi finora sequenziati, infatti, sono largamente disponibili nelle banche dati presenti su internet. PROGETTO GENOMA UMANO Il Progetto Genoma Umano (Detto anche HUGO Acronimo di HUman Genome Organization) è un progetto internazionale di ricerca. Lo scopo del progetto è di mappare il genoma umano, ovvero descrivere la struttura, la posizione e la funzione dei circa 30.000 geni (25.000 secondo le ultime ricerche) che caratterizzano la specie umana. A capo del progetto c'è il genetista americano Francis Collins. Lo studio del genoma implica il sequenziamento del DNA, cioè l'identificazione della sequenza dei 3 miliardi di coppie di basi azotate che ne compongono la molecola. La comprensione della funzione dei geni e di quali malattie possono derivare dalle loro alterazioni costituisce l'obiettivo finale del progetto. Per portar a termine la ricerca si è lavorato sul DNA offerto da un certo numero di donatori selezionati con criteri di rappresentatività statistica. Rispetto alle aspettative, i risultati del Progetto Genoma, pur avendo un'eco mediatica formidabile, non hanno confermato le certezze della biologia molecolare e gli obiettivi originari della ricerca. Si pensava infatti che la specie umana avesse centinaia di migliaia di geni. Ne sono stati invece contati circa 30.000, da confrontarsi con i circa 28.000 di una pianta e i 18.000 di un verme. |
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