UN RNA NEL CERVELLO CHE
CI RENDE UMANI
David Haussler e colleghi hanno identificato un nuovo gene che codifica per l’RNA ed è espresso nelle fasi precoci dello sviluppo della neocorteccia, la struttura cerebrale che maggiormente distingue il cervello umano da quello della scimmia (Pollard K. S., et al. An RNA gene expressed during cortical development evolved rapidly in humans. Nature 443 167-172, 2006).
La ricerca dell’origine genetica dei tratti che rendono la nostra specie tanto diversa dalle altre e il nostro cervello tanto superiore a quello degli altri primati, affronta notevoli difficoltà che ne rallentano il cammino. Prima fra tutte la problematica individuazione, nelle sequenze del DNA, di differenze fra le specie animali che siano biologicamente significative e non si rivelino neutre come la maggior parte di quelle attualmente note.
Pollard e gli altri collaboratori di Haussler, presso il Centro di Biologia Molecolare, Cellulare e dello Sviluppo dell’Università della California a Santa Cruz, hanno studiato regioni del genoma dello scimpanzé che sono altamente conservate in altre specie vertebrate appartenenti agli Amnioti (rettili, uccelli e mammiferi) ma divergenti nella specie umana, rilevando un’accelerazione dell’evoluzione specifica dell’uomo in 49 regioni, il 96% delle quali era costituito da sequenze non codificanti. HAR1 (human accelerated region 1) è risultata la più accelerata: si stima che dall’epoca dell’antenato comune all’uomo e allo scimpanzé sia andata incontro a 18 sostituzioni. Si tratta di un numero altissimo se confrontato al valore della stima prevista sulla base delle altre specie: 0,27.
Secondo studi di risequenziamento, i cambiamenti nel genoma umano sarebbero intervenuti più di 1.000.000 di anni fa e, quindi, la loro origine non sarebbe recente come l’aumento esplosivo delle dimensioni della neocorteccia che avrebbero riguardato Homo sapiens negli ultimi 150.000 anni di evoluzione (secondo alcune teorie il grado attuale di estensione delle circonvoluzioni sarebbe stato raggiunto soltanto negli ultimi 30-50.000 anni).
HAR1 è parte di una più ampia regione che codifica due RNA espressi in maniera diversa: HAR1F e HAR1R.
HAR1F (di cui HAR1 è parte) è espresso nelle fasi iniziali dello sviluppo intrauterino in parti della neocorteccia che sono marcatamente più sviluppate nell’uomo che nello scimpanzé. In particolare, nella neocorteccia umana, è espresso dai neuroni di Cajal-Retzius dalla VII alla XIX settimana di gestazione, un periodo cruciale per la migrazione e la specificazione delle cellule nervose della corteccia cerebrale. Nelle fasi più avanzate dell’embriogenesi è espresso anche in altre parti del cervello. Da notare la co-espressione con la reelina, una proteina prodotta dagli stessi neuroni di Cajal-Retzius e di fondamentale importanza nella specificazione della morfologia corticale in sei strati. Nell’adulto l’espressione di HAR1F è limitata all’encefalo, all’ovaio e al testicolo.
HAR1R non è espresso durante lo sviluppo, ma solo nel testicolo e nel cervello adulti, dove sembra essere implicato nella regolazione antisenso di HAR1F.
Gli autori hanno realizzato modelli della struttura secondaria degli RNA codificati da HAR1F nell’uomo e nello scimpanzé ed hanno testato queste previsioni in vitro. Le strutture sono diverse da quelle di qualsiasi altro RNA noto, e si rileva un’importante differenza tra le due specie: nell’HAR1F umano una particolare elica a struttura doppia appare più lunga, e due eliche adiacenti possono mancare del tutto. Nelle mutazioni umane G e C (unite da triplo legame) sono preferite ad A e T (unite da doppio legame) con una maggiore stabilità dell’elica più estesa.
Questi risultati offrono lo spunto per provare a spiegare come delle modificazioni della sequenza del DNA possano contribuire alla determinazione di un fenotipo neuronico specifico dell’uomo.
L’autrice della nota ringrazia Isabella Floriani per
la collaborazione nella stesura del testo.