Silenziamento genico indotto

Ho sentito ieri sera al Tg La7 una notizia interessante: dei ricercatori della Sapienza hanno ottenuto risultati interessanti su una cura per il carcinoma alla prostata, basato sul silenziamento genico indotto dall’RNA. Dunque, poiché questo post è rivolto a chiunque abbia un po’ di interesse, voglio fare alcuni accenni introduttivi.
Ogni organismo ha un suo genoma, ovvero l’insieme dei suoi geni. Questi geni portano nella loro sequenza nucleotidica un’informazione specifica che per venire utilizzata deve essere tradotta dal linguaggio del DNA a quello delle proteine (non è sempre così, ma assumiamo per semplificazione di sì) e questa traduzione avviene mediante un trascritto intermedio di RNA (chiamato RNA messaggero, o mRNA), sintetizzato da una RNApolimerasi II utilizzando il DNA del gene in questione come stampo. Ora, la cellula non trascrive sempre e continuamente tutti i geni che ha nel suo genoma,  ma attraverso un complicato processo di regolazione genica, che si esplica a più livelli, seleziona i geni da trascrivere; alcuni saranno sempre trascritti durante la sua vita, i cosiddetti geni housekeeper, altri geni saranno trascritti se e quando ce ne sarà il bisogno, ad esempio in risposta a stimoli esterni, altri invece non verranno mai trascritti da quella cellula.
Un cancro è una malattia genetica, risultante da un cambiamento della sequenza di particolari geni; siccome ho già scritto un post in proposito, ve ne copio un pezzo, per rinfrescare la memoria:

In particolari casi, tuttavia, se vengono modificati particolari geni, la cellula da una parte non riesce a ripararli, dall’altra non si autodistrugge, e si trasforma così in cellula cancerosa. I particolari geni di cui parlavo si dividono in due classi, o famiglie, quella degli oncogeni e quella degli oncosoppressori. Gli oncogeni sono geni che normalmente svolgono funzioni vitali per la cellula e se sono regolari sono chiamati protoncogeni, come acceleratori della proliferazione cellulare, o da inibitori dell’apoptosi (ma non solo); se questi vengono modificati in modo da essere sempre funzionanti o non disattivabili, allora si trasformano in oncogeni, e si genera un tumore. D’altra parte, gli oncosoppressori sono quei geni che normalmente rallentano la proliferazione, inducono apoptosi, ecc.. e se vengono modificati in maniera disattivante allora, non svolgendo più la loro azione di freno, si genera un tumore.

Fino a diverso tempo fa le cure per il cancro erano aspecifiche, nel senso che avevano effetti citotossici generali, sia sulle cellule tumorali, ma anche su quelle sane; è già da alcuni anni tuttavia che si sta cercando di seguire un’altra filosofia, ovvero di creare cure e terapie mirate per i diversi tipi di cancro, e personalizzate per ogni individuo, essendo ognuno di noi diverso dall’altro; questo richiede ovviamente approfondite conoscenze che abbiamo solo in parte. Tuttavia, appunto, proprio ieri ho sentito di questa nuova possibile cura (in via di sperimentazione, sia chiaro) che si basa sul silenziamento genico indotto dall’RNA
Per silenziamento genico intendiamo quel fenomeno attraverso il quale l’informazione contenuta in un gene non viene più utilizzata, e questo silenziamento può avvenire a più livelli:

1) A livello di trascrizione: il gene non viene più letto dalla RNApolimerasi II (che è quella che sintetizza gli mRNA, quelli che saranno tradotti in proteine), e quindi non viene più prodotto l’mRNA di quel gene.

2) A livello post-trascrizionale, il gene in questione viene trascritto e produce il suo RNA corrispondente, ma questo viene in qualche modo inattivato, e quindi non si ha la traduzione in proteina.

3) A livello della traduzione: ovvero si bloccano i processi che portano l’mRNA ad essere tradotto in proteina

4) A livello post-traduzionale: in qualche modo la proteina viene inattivata prima che riesca a completare le sue finzioni.

Quindi se in qualche modo noi riusciamo a bloccare l’espressione di un gene che sappiamo essere implicato nello sviluppo di un cancro, possiamo in qualche modo aumentare le probabilità che il cancro regredisca. Come facciamo a bloccare l’espressione di un gene? Uno dei metodi possibili è quello sperimentato dai ricercatori della Sapienza, e si basa su una scoperta fatta alla fine degli anni ’90 e all’inizio del nuovo millennio che ha evidenziato il ruolo di alcuni RNA non codificanti nel silenziare un gene bloccando l’mRNA di quest’ultimo (silenziamento genico post-trascrizionale). Questi RNA silenziatori sono stati chiamati siRNA (small interference RNA) e miRNA (microRNA). Vediamone i meccanismi di azione, che sono per alcuni punti in comune.
I siRNA sono degli RNA a doppio filamento (dsRNA: double-stranded-RNA) che se presenti in una cellula portano alla distruzione selettiva degli mRNA aventi la stessa sequenza di uno dei due filamenti dell’siRNA. In maniera semplificata, il siRNA viene tagliato da una endonucleasi a RNA (un enzima che opera dei tagli sull’RNA in sequenze specifiche) che è stata chiamata Dicer. Questo frammento più piccolo di RNA si associa ad un complesso proteico RISC, che lo divide in filamenti singoli, uno dei due filamenti singoli si lega ad un mRNA che ovviamente deve essere complementare, e l’mRNA viene degradato dal complesso . Probabilmente questo sistema silenziamento indotto si deve essere evoluto per proteggere la cellula da quei Virus che hanno il loro genoma sottoforma di dsRNA; eliminando l’RNA messaggero complementare al dsRNA, si diminuiscono le probabilità che la cellula traduca proteine virali.
I miRNA invece sono degli RNA a singolo filamento (ssRNA: single-stranded-RNA) sottoforma di doppio filamento (alcune sequenze interne sono complementari tra loro e si appaiano). Derivano da dei segmenti del genoma (invece i siRNA sono esogeni), e una volta sintetizzati vengono tagliati da un’altra endonucleasi  a RNA chiamata Drosha, il prodotto della reazione viene trasportato nel citosol e da lì in poi il meccanismo è identico a quello dei loro cugini siRNA.
La terapia contemplava l’utilizzo di particolari miRNA su animali affetti da tumore alla prostata, e i risultati sono stati molto promettenti.

Lascio qui di seguito alcuni link (come sempre, se avete domande o correzioni da fare, fate pure!)

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