Fattori di trascrizione Oct e Sox
Lo sviluppo di un essere umano completo a partire da
una singola cellula è uno dei più grandi miracoli della vita.
Una cellula uovo umana contiene circa 30.000 geni che codificano per proteine
e, di questi, circa 3.000 geni codificano per fattori di trascrizione. I
fattori di trascrizione determinano quando i geni devono essere attivati
o disattivati e orchestrano, quindi, i molti processi coinvolti nello sviluppo
dell'embrione e i molti compiti che ogni singola cellula deve svolgere dopo
che il bambino è nato. Stranamente, i fattori di trascrizione sono
molto pochi, ce n'è solo uno ogni 10 geni e questo pone un interrogativo:
come fa un numero così piccolo di proteine a controllare tutti i
geni e i processi che devono essere regolati?
Controllo Combinatorio
Una delle risposte a questo interrogativo può
essere trovata studiando i siti di legame per i fattori di trascrizione
nel genoma. I geni, nelle nostre cellule, hanno lunghe sequenze di
controllo che li precedono e li seguono, talvolta queste sequenze
possono essere anche di 100.000 paia di basi e occasionalmente si possono
trovare anche all'interno del gene. Queste sequenze agiscono in molti
modi diversi: come esaltatori, silenziatori, isolatori o promotori del
gene. Ogni gene è controllato da una combinazione di più
fattori di trascrizione che, insieme, decidono se il gene deve essere
attivo o no in quel particolare momento.
Scegliere un percorso
Oct4 e il suo cofattore Sox2 fanno parte
di un insieme di fattori di trascrizione che controllano le prime fasi
nello sviluppo embrionale. Oct4 è presente nelle cellule
embrionali staminali e i suoi livelli scendono quando la cellula comincia
a dividersi e a differenziarsi in diversi tipi di cellule. E' stato anche
chiamato il "guardiano" dello sviluppo perché
è un fattore necessario per mantenere lo stato di cellula staminale.
La struttura illustrata qui, dal file PDB 1gt0,
mostra la porzione che si lega al DNA di una proteina simile, Oct1 (azzurra,
in basso) e di Sox2 (blu, in alto) legate ad un breve tratto di DNA (arancione
e rosa).
Riprogrammare
Sfortunatamente, quando le cellule staminali si differenziano
diventando cellule nervose, della pelle o altro, sono normalmente incapaci
di rovesciare il processo e diventare ancora cellule staminali. Se
questo fosse possibile, però, sarebbe molto utile: per esempio,
immaginate di prelevare poche cellule della pelle di un paziente diabetico
e poi di trasformarle in cellule del pancreas capaci di produrre insulina.
I ricercatori hanno usato recentemente Oct4 e Sox2 per compiere i primi
passi verso questo importante obiettivo. Aggiungendo i geni di queste
proteine, insieme con alcuni fattori di trascrizione, a cellule della
pelle, sono riusciti a riprogrammare le cellule e a farle diventare
cellule staminali "pluripotenti" capaci di formare molti
altri tipi di cellule
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