Scoperto il motore che sposta i cromosomi (2005)

il motore che sposta i cromosomi L'actina responsabile del processo durante la divisione cellulare

Una scoperta appena annunciata - compiuta utilizzando un curioso ma efficacissimo modello animale, quello offerto dalla stella di mare - accende una nuova luce sui meccanismi con cui una cellula si riproduce (il processo di divisione cellulare), rivoluzionando un paradigma scientifico che sembrava ormai consolidato. Jan Ellenberg e sei suoi colleghi dell’European Molecular Biology Laboratory (EMBL) di Heidelberg hanno scoperto un meccanismo assolutamente nuovo nel mondo delle cellule: l’actina sembra essere necessaria a spostare i cromosomi, cioè i depositari dell'informazione genetica, durante la divisione delle cellule. I cromosomi, ricordiamolo, formano il nucleo delle cellule e sono organelli costituiti da una sola lunghissima molecola di DNA nella quale è codificata l’informazione genetica.
Quella ottenuta da Jan Ellenberg è la prima evidenza che la "rete da pesca" di actina gioca un ruolo cruciale nel movimento dei cromosomi, moto che prima sembrava un'esclusiva dei microtubuli. In precedenza era acquisito che i microtubuli e i microfilamenti di actina sono i componenti principali del citoscheletro, l'intreccio di filamenti che determina la forma e la capacità di muoversi della cellula ed è responsabile della disposizione e del movimento interno dei suoi organelli.
Bisogna sapere che nel processo di divisione cellulare è essenziale il cosiddetto «fuso mitotico», formato da microtubuli - strutture tubulari dinamiche che polimerizzano da una proteina, la tubulina - e da un centinaio di altre proteine: insieme orchestrano la separazione dei cromosomi replicati nella divisione cellulare.

La maggior parte delle cellule animali contiene una struttura formata dai microtubuli, il centrosoma. I microtubuli sono di solito orientati in una cellula con una delle estremità verso il centrosoma - il centro organizzatore da cui essi emanano - e l'altra estremità verso la periferia della cellula. I microtubuli sono soggetti ad assemblaggi e disassemblaggi continui, in una determinata aggregazione alcuni possono crescere mentre altri contemporaneamente si accorciano; oppure, anche, uno stesso microtubulo può accorciarsi ad una estremità, allungandosi nell'altra. Regolando il ritmo di polimerizzazione delle subunità di tubulina le cellule presumibilmente mutano forma e inducono la formazione e la dissoluzione di strutture organizzate come il fuso mitotico. Il modello predominante dell'assemblaggio del fuso mitotico è basato sull'instabilità dinamica dei microtubuli ed è conosciuto come modello di "search-and capture", «ricerca e cattura».
Ora, il nuovo studio dei ricercatori dell'EMBL, pubblicato su «Nature» nel fascicolo che porta la data dell’11 agosto, cambierà le fondamenta del pensiero corrente. «Il meccanismo descritto dai ricercatori tedeschi è inaspettato e meraviglioso. Non avrei mai potuto immaginare qualche cosa di simile. Va al cuore di una delle questioni centrali della divisione cellulare: come si forma il fuso e come i microtubuli si connettano ai cromosomi», commenta Alex Mogilner, studioso della divisione cellulare alla Davis University, in California. La forza del lavoro del gruppo di Heidelberg sta anche nella scelta dell'organismo sul quale si è lavorato per studiare la riproduzione cellulare. La stella di mare (Asterina miniata) è un modello animale ideale per osservare il processo di divisione delle cellule perché è trasparente e cresce semplicemente in una goccia d'acqua, il che la rende perfetta per la microscopia cellulare in vivo. In particolare, Ellenberg e i suoi colleghi hanno seguito la meiosi nelle uova di stella di mare. Nonostante si fosse predetto che nei larghi nuclei degli oociti la cattura dei cromosomi da parte dei microtubuli non fosse efficace, questa è la prima testimonianza a provare il fatto. Con particolare tecnica, si sono "fotografati" i cromosomi nella fase di attracco all'actina, essenziale al movimento dei cromosomi. Fino ad ora si sapeva che l'actina è coinvolta in diversi processi cellulari, ma non nella dinamica dei cromosomi.
«Inizialmente - spiega Péter Lénárt, uno degli autori del lavoro su «Nature» - eravamo interessati a come i microtubuli si riorganizzano durante la divisione cellulare. Marcando i microtubuli nelle cellule vive, notammo che erano troppo corti per catturare i cromosomi posti ad una certa distanza dal centrosoma. Poiché si sa che i movimenti cellulari sono mediati dai microtubuli o dall'actina, non è stato difficile indovinare che era l'actina a manovrare la migrazione dei cromosomi».
Fonte: TuttoScienze (29/08/2005)