Un processo biologico fondamentale che governa l’accoppiamento dei cromosomi durante lo sviluppo dell’ovulo e dello sperma è ora compreso con una chiarezza senza precedenti. Una nuova ricerca dell’Università della California, Davis, pubblicata su Nature, rivela come gli errori in questo processo contribuiscano direttamente all’infertilità, all’aborto spontaneo e a condizioni genetiche come la sindrome di Down.
Il ruolo critico dei crossover cromosomici
Gli esseri umani ereditano 23 paia di cromosomi: un set da ciascun genitore. Durante la formazione degli spermatozoi e degli ovuli, queste coppie devono scambiarsi materiale genetico in un processo chiamato crossover. Ciò garantisce la diversità genetica nella prole e allo stesso tempo collega fisicamente le coppie di cromosomi. Senza crossover adeguati, i cromosomi possono separarsi in modo errato durante la divisione cellulare, dando luogo a cellule uovo o spermatozoi con il numero sbagliato di cromosomi. Questa è la causa alla base di molti fallimenti riproduttivi.
Come funziona il processo: doppie giunzioni festive
Il processo di crossover coinvolge una struttura chiamata doppia giunzione di Holliday in cui si intrecciano filamenti di DNA provenienti da cromosomi accoppiati. Gli enzimi poi tagliano e ricongiungono questi filamenti, formando una connessione stabile. I ricercatori guidati dal professor Neil Hunter hanno utilizzato l’ingegneria genetica nel lievito (un organismo modello con processi notevolmente simili a quelli umani) per osservare questi eventi molecolari in tempo reale.
Il problema delle connessioni interrotte
Se queste giunzioni non si formano correttamente, i cromosomi possono scollegarsi, come le persone perdono la presa in mezzo alla folla. Ciò porta a cellule uovo o spermatozoi con troppi o troppo pochi cromosomi. La sindrome di Down, in cui una persona ha una copia in più del cromosoma 21, è il risultato diretto di questo errore. Anche l’aborto spontaneo e l’infertilità sono esiti comuni.
Perché le donne sono più vulnerabili
Gli ovuli devono affrontare una sfida unica: formano incroci nelle prime fasi dello sviluppo, ma rimangono dormienti per decenni nelle ovaie di una femmina. Mantenere queste connessioni per periodi così lunghi è fondamentale, poiché i crossover danneggiati possono portare a errori quando l’ovulo viene finalmente attivato. Al contrario, gli spermatozoi si dividono e distribuiscono i cromosomi molto più velocemente, riducendo il rischio di errori di connessione a lungo termine.
Proteine chiave identificate
Il team di Hunter ha identificato proteine come la coesina che proteggono le doppie giunzioni Holliday dalla rottura prematura. Un altro complesso, il complesso STR (o complesso Bloom nell’uomo), è tenuto sotto controllo da queste proteine protettive, garantendo la corretta formazione dei crossover. Disattivando sistematicamente le proteine nelle cellule di lievito, i ricercatori hanno mappato la rete di proteine necessarie per una corretta formazione del crossover.
Dal lievito all’uomo: conservazione evolutiva
La bellezza di questa ricerca risiede nella sua ampia rilevanza. I meccanismi fondamentali del crossover cromosomico sono cambiati poco nel corso dell’evoluzione. Le stesse proteine che funzionano nel lievito funzionano anche negli esseri umani, il che significa che le conoscenze acquisite da organismi modello si applicano direttamente alla salute riproduttiva umana. Questa comprensione potrebbe portare a diagnosi e trattamenti migliori per l’infertilità e i disturbi genetici.
Lo studio sottolinea quanto sia fragile il processo di riproduzione a livello molecolare. Proteggere queste connessioni non significa solo prevenire gli errori, ma anche salvaguardare la sopravvivenza delle generazioni future.
