I telomeri, segreti e ricette per la vita | Curiosità #4

La curiosità non solo ci arricchisce come persone ma può anche essere un valido aiuto per completare la nostra identità di figure professionali e di studenti. Per questo motivo è nata la rubrica: non solo per intrattenervi con curiosità scientifiche, ma per far sì che vi lascino il segno, integrandole al vostro studio e al vostro percorso.

Nella scienza, del resto, nulla è fine a sé stesso.

Concetti che ripasserai velocemente divertendoti con questo articolo:

  • struttura del DNA
  • regioni codificanti/non codificanti
  • divisione cellulare

Ti racconto una storia.

Erano i primi anni Ottanta quando tre scienziati brillanti iniziavano a studiare alcuni meccanismi che avrebbero cambiato per sempre la storia della biologia. Elizabeth Blackburn, Carol Greider e Jack Szostack videro poi premiati i loro sforzi con la vittoria del premio Nobel per la Medicina  (2009). Ma cosa studiarono di preciso?

Facciamo alcune premesse.

Noi sappiamo che in un preciso momento del ciclo cellulare (ti ricordi quale?) il materiale genetico si deve duplicare per poi, dopo la mitosi, dividersi tra le cellule figlie, le quali risulteranno uguali in tutto e per tutto alla cellula madre. C’è però un problema: ti ricordi quale enzima aiutava e operava in questa fase?

La DNA polimerasi, proprio lei, che però ha un limite: non riesce infatti a sintetizzare le estremità di un frammento di DNA, che sembrerebbero allora destinate a perdersi, danneggiando in poco tempo tutta l’attività cellulare.

Come spesso avviene, anche macroscopicamente , in natura, quando si è in presenza di un pericolo (vedi piante velenose o animali con il guscio),  per evitare questa temibile degradazione le cellule hanno sviluppato un meccanismo di difesa,costituito da sequenze di DNA che vanno a posizionarsi alle estremità cromosomiche, come un cappuccio, proteggendole.

Si chiamano telomeri e sono sequenze di DNA ripetute (TTAGGG nell’uomo) e non codificanti (a tal proposito ti ricordo la differenza tra regioni codificanti e regioni non codificanti: le prime contengono le informazioni necessarie per la sintesi di proteine, mentre le seconde non codificano per la formazione di nessuna catena polipeptidica).

Come fanno a proteggere i cromosomi? Ad ogni replicazione cellulare si accorciano, evitando che lo facciano i cromosomi veri, che contengono invece preziosi ingredienti per la vita.

Un po’ come il finale di Titanic, dove Jack sacrifica la propria vita per salvare quella di Rose. Il destino dei telomeri fortunatamente è un po’ meno tragico, ma il succo del discorso è questo: si sacrificano. E dico che è meno tragico solo perché “muoiono” un po’ più lentamente rispetto al povero Jack.

Ma tornando a noi. Ad ogni ciclo di replicazione si accorciano un po’, fino a quando non ci saranno più sequenze telomeriche da sacrificare e allora si inizierà ad attaccare il cromosoma vero e proprio, creando un danno alla cellula che, nel lungo periodo, la porterà alla morte. Da questo deriva un concetto importantissimo: fondamentalmente, dalla lunghezza dei telomeri dipende la durata della vita di una cellula.

Ed ecco che, a partire da questo, possiamo apprezzare il grande lavoro dei ricercatori citati precedentemente, in quanto hanno spalancato i portoni ad un mondo affascinante, misterioso, discusso e attuale come quello dei telomeri e degli enzimi che, a loro volta, sintetizzano le loro sequenze (ricordiamoci che niente viene dal niente, quindi ci dev’essere per forza un processo che crei e che si occupi di queste sequenze).

Questi enzimi sono le telomerasi.

Ma attenzione: se funzionassero all’infinito non dovremmo vivere tutti eternamente? Purtroppo per noi, le telomerasi sono attive solo nelle cellule germinali e in alcune cellule staminali, ma non (o comunque, se attive, a un livello molto basso) in quelle somatiche (altrimenti nessuno avrebbe le rughe, i nostri capelli sarebbero biondi, scuri e rossi anche a 90 anni e la nostra schiena mai con la gobba).

Ma allora ti faccio un paio di  domande per stimolarti a riflettere: secondo te come è possibile che le cellule cancerose possano dividersi all’infinito? Non dovrebbero, una volta finite le sequenze telomeriche e il materiale genetico sottostante, arrestare la loro crescita e riproduzione? Prova a pensarci e alla fine di questo articolo scopriremo il “trucco”.

E ancora chiediti: sarà possibile, controllando completamente l’attività dei telomeri, rallentare l’invecchiamento cellulare? Voglio dire: è scritto qui, se esiste, il segreto per la longevità?

Mentre prende campo l’effetto suspance, ti mostro una tabella in cui cerco di spiegarti cosa succede alle tue (nostre) cellule in relazione alla lunghezza dei telomeri. Nelle cellule germinali sono molto attive le telomerasi, ciò vuol dire che queste rimarranno stabili e sane anche durante l’invecchiamento, perché hanno l’enzima jolly che fa le magie.

Ma cosa succede alle altre cellule?

Come puoi vedere nel grafico purtroppo non c’è magia per loro (o comunque molto poca) e il loro destino è la progressiva perdita di “salute” cellulare fino alla finale morte delle stesse. Questo processo avviene più velocemente quando si parla di invecchiamento precoce. Più in generale: quando la lunghezza è molto corta la cellula ha due possibilità: o si blocca e diventa senescente o si “suicida” e va incontro ad apoptosi.

Ma torniamo alle domande di prima: normalmente un tumore fatto di cellule somatiche va avanti a continue replicazioni cellulari. Dovrebbero allora, secondo il processo descritto, accorciarsi rapidamente i telomeri. Ma come reagisce la cellula?

Purtroppo, la cellula tumorale non si blocca ma anzi, riattiva la telomerasi, cosa che normalmente non accade nelle cellule somatiche. C’è quindi l’idea che, intervenendo sulla telomerasi, si possano bloccare alcuni tumori, impedendo la formazione di metastasi e il progredire dello stesso. Tuttavia questo argomento è davvero molto complicato.

Per renderti l’idea ti dico brevemente che in uno studio abbastanza recente si è provato ad agire sulla telomerasi di alcuni topi (che non era attiva per particolari dettagli dello studio) facendola funzionare in tutte le cellule del topo. Cosa succedeva? Quando si bloccava la telomerasi, per 3 generazioni non c’erano problemi (questo perché i topi hanno i telomeri molto lunghi, quindi avevano molto materiale da accorciare prima di arrivare al danno). Alla quarta generazione però apparirono un sacco di disturbi neurologici, intestinali ecc… Ma la cosa curiosa sai qual è?

Che se veniva riattivata la telomerasi ringiovanivano.

Si, hai capito bene.

In circa 20 giorni non solo si fermava l’invecchiamento, ma i topi ritornavano giovani.

Bene, tutto risolto, più telomerasi per tutti?

C’è un rovescio della medaglia.

Apparirono nei topi un sacco di tumori terribilmente aggressivi, che li portavano alla morte.

Quindi la situazione per il futuro è difficile da risolvere: se abbiamo attività telomerasica abbiamo gioventù ma anche tumori e se la inibiamo abbiamo invecchiamento ma non tumori.

Stress, traumi e depressioni causano invecchiamento dei telomeri.

Come ultima cosa ti dico che  si è visto che alcune malattie umane causano un invecchiamento dei telomeri. E non solo “malattie” in senso classico. Stress, traumi, depressioni. In generale gli eventi negativi nella vita di un individuo possono influire sulla lunghezza dei suoi telomeri, soprattutto se avvengono durante l’infanzia. Si è visto in uno studio che ha avuto luogo in alcuni orfanotrofi della Romania nel 2011. I bambini che in età precoce venivano affidati ad alcune famiglie avevano i telomeri più lunghi rispetto a quelli che invece restavano più tempo nell’orfanotrofio.

In sostanza, c’è ancora molto da capire, ma una cosa la sappiamo: i cromosomi non sono solo dei contenitori di informazioni genetiche, ma sono entità influenzabili, modificabili, che reagiscono all’ambiente in cui viviamo.

So a cosa stai pensando: per superare il test d’ingresso non ti serve sapere tutta questa roba. E hai ragione. Però ti serve conoscere il mondo del DNA, i suoi meccanismi, i suoi segreti. E, senza dubbio, è più bello ricordare un eroe con tutte le sfumature della sua vita che lo hanno portato alla gloria, che non soltanto ricordare le sue gesta senza sapere nulla di lui.

Ci sarebbero davvero tante cose da dire, ma mi fermo qui. Queste sono alcune considerazioni, alcune foglie di un grande, grandissimo albero. Se sono riuscita a trasmetterti la curiosità e se ti sarà venuta voglia di approfondire l’argomento, allora avrò raggiunto il mio obiettivo.

E grazie per aver letto questo articolo. Se sei arrivato fino a qui, sei una persona curiosa. Studiando poi si diventa anche bravi. Ma ti assicuro che bravo e curioso  è molto meglio che bravo e basta.

Un abbraccio,

Giada Freccero e tutta la Pro-Med Family

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Pro-Med è una community lanciata e gestita da studenti universitari che si occupa di dare supporto a tutti coloro che vogliono studiare e lavorare nell’ambito medico sanitario. “Circondati di persone, non di libri” è quello in cui crediamo di più: avere delle persone su cui fare affidamento nei momenti difficili della preparazione per il test è cruciale. Nei nostri Corsi di preparazione l’ambiente che vogliamo si respiri è di familiarità, tranquillità, condivisione: sappiamo di cosa hai bisogno, perchè dal percorso che stai percorrendo ci siamo passati anche noi.

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