Seguire l’evoluzione cellulare al Computer

Un team di ricercatori dell’Istituto di Analisi dei Sistemi ed Informatica “Antonio Ruberti” del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IASI-CNR) di Roma, in collaborazione con le Università dell’Aquila e di Milano Bicocca -consorziata con lo IASI-CNR nell’Infrastruttura di ricerca SYSBIO.IT -ha sviluppato un modello matematico in grado di chiarire quali siano i fattori che determinano quando e se una cellula entra nella fase di divisione.

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Il lavoro condotto consiste nella costruzione di un modello matematico in grado di riprodurre, attraverso simulazioni al computer, i meccanismi molecolari che governano l’attività cellulare nella cosiddetta fase G1 e studiarla dalla nascita della cellula, fino all’inizio della duplicazione del materiale genetico. Tale fase è detta di attesa o di quiescenza e al termine della stessa, la cellula passa nella fase S dove avviene la duplicazione. I meccanismi biochimici che avvengono durante la fase G1 sono quindi fondamentali per capire quando e se la cellula si duplicherà.

La divisione cellulare è un processo importantissimo per la vita, in quanto esso permette ad una cellula genitore di dividersi in due o più cellule figlie e variano a seconda del tipo di cellula. Tale processo coinvolge l’espressione quasi simultanea di oltre duecento geni. Lo studio ha dimostrato che nelle cellule eucariote di lievito Saccharomyces cerevisiae, tra i modelli più utilizzati dai ricercatori, perchè dotate di una precisa compartimentazione interna dei suoi principali componenti, la modificazione di una singola proteina+ chiamata Whi5 svolge un ruolo determinante per il passaggio dalla fase G1 alla fase S.

La modificazione della proteina e l’accensione dei geni si succedono in una sequenza temporale coerente e prevedibile”, spiega Pasquale Palumbo, ricercatore dello IASI-CNR.

Il modello sviluppato dal team composto da: Pasquale Palumbo, Marco Vanoni, Valerio Cusimano, Stefano Busti, Francesca Marano, Costanzo Manes e Lilia Alberghina ha dimostrato la propria affidabilità riproducendo differenti dati di letteratura ottenuti da esperimenti precedenti e riuscendo a interpretare correttamente il meccanismo di “sensing”, già osservato sperimentalmente. Attraverso il “sensing” la cellula è in grado di percepire le sue dimensioni e di capire se ha raggiunto la massa necessaria (massa critica) per poter dare inizio al processo di duplicazione. Lo studio, è pubblicato su Nature Communications.

Questo successo è un altro passo avanti sulla via che porta al “Whole-Cell Model”, il modello computazionale completo di tutte le attività cellulari, sia dal punto di vista chimico-biologico – quindi tutto ciò che riguarda l’attività metabolica – che da quello genetico, tenendo conto della trascrizione dei geni e di eventuali mutazioni.

articolo editato da Riccardo Biondi

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