#IntesaScienceNews: Anche le cellule fanno la produzione “just in time”!

Milano, Novembre 2018 – Uno studio mostra che il ciclo di riproduzione cellulare avviene con una tempistica interna differente da quella finora ipotizzata e riportata in tutti i manuali, rivelando quindi una “bolla temporale” di attesa.

La scoperta arriva a seguito di uno studio internazionale che ha coinvolto un team di quattro ricercatori italiani (Marco Consentino Lagomarsino, Gabriele Micali, Jacopo Grilli e Matteo Osella) dell’Istituto FIRC di Oncologia Molecolare e dell’Università degli Studi di Milano e di Torino, in collaborazione con l’ETH di Zurigo, la Sorbonne di Parigi e lo statunitense Santa Fe Institute, grazie ad un originale ed innovativo approccio quantitativo che si avvale dell’applicazione di una combinazione di metodi di data science e di fisica statistica ai fenomeni biologici. La ricerca è stata pubblicato su “Science Advances”.

Il coordinamento tra ciclo del cromosoma e divisione cellulare è stato osservato dai ricercatori nel batterio Escherichia coli, combinando modelli matematici e una sofisticata analisi di tutte le correlazioni osservabili nei dati.

Perché Escherichia coli? Perché rappresenta un organismo modello molto semplice ed inoltre Monod sosteneva che “quello che vale per Escherichia coli vale per l’elefante”, per cui si potrebbe utilizzare proprio come modello per un discorso più ampio, generale, sostiene Marco Consentino Lagomarsino.

Tutti noi sui libri di scuola abbiamo studiato il paradigma classico del ciclo cellulare: la divisione è alla base della vita di una cellula; la cellula decide di dividersi mediante il processo che comprende la copiatura e la segregazione spaziale del genoma (il DNA della cellula) nelle due cellule figlie. Si tratta di un attento processo, coordinato e sequenziale: i vari sottoprocessi avvengono uno dopo l’altro come in una catena di montaggio. Inoltre, una mancata sincronizzazione spazio-temporale di questi sottoprocessi porta a un corredo genetico erroneo.

Ipotesi dei processi concorrenti

Marco Cosentino Lagomarsino, docente all’Università degli Studi di Milano e ricercatore IFOM,  afferma che il team di ricerca ha tracciato dinamicamente le cosiddette “decisioni” individuali di migliaia di singole cellule, assemblando per la prima volta diversi gruppi di dati, e arrivando ad una conclusione che mette in discussione il paradigma classico. La scoperta sta proprio nel fatto che la divisione cellulare non avviene necessariamente in modo sequenziale rispetto ai processi legati al cromosoma, ma in alcuni casi (in circa metà delle cellule) si verifica un gap temporale. In questo gap, il cromosoma è pronto per la divisione e la cellula aspetta ancora. Dunque la conclusione è che questa “bolla temporale”  sia funzionale e sia dovuta a un processo di preparazione alla divisione che avviene in parallelo al processo del cromosoma, e che in alcuni casi può essere più lento, per cui la cellula deve attendere il suo completamento.

Esempi di correlazione tra intervalli del ciclo cellulare analizzato nello studio

Gabriele Micali dell’ETH di Zurigo sostiene che ciò che hanno osservato è un processo che ricorda e che può assimilabile alla filosofia produttiva aziendale del ‘Just in time’; un processo in cui i tempi di arrivo dei diversi materiali sulla linea produttiva vengono coordinati con il momento in cui devono essere utilizzati, ed infine il tempo di arrivo più lungo determina l’effettiva velocità con cui procede la linea. In termini più semplici, un processo in cui una merce viene prodotta solo quando è disponibile un compratore. Questo comporta che alcune attività all’interno della cellula devono essere eventualmente sospese per aspettare il completamento di altre.

Gabriele Micali continua affermando che adesso ci troviamo di fronte, dunque, ad un cambio di cornice concettuale, che fa rileggere in una prospettiva inedita un passaggio cruciale del ciclo cellulare, e che sarà interessante verificare in cellule eucariote, più complesse, per arrivare a linee cellulari umane.

Tutto questo fa pensare all’esistenza di un “dispositivo” che integra i due processi e mette in atto la decisione di dividersi. Purtroppo però al momento non si conosce quale sia il meccanismo biologico che permetta questa integrazione, ma senza dubbio lo studio e il lavoro dei ricercatori non si fermerà qui.

Questa scoperta non solo ha decisamente dato una svolta nella conoscenza dei processi cellulari, ma aprirà anche un nuovo scenario in campo oncologico e per tutte quelle patologie legate alla cosiddetta instabilità genomica.

 

Fonti: Le scienze, unimi la statale news, insalutenews

Articolo a cura di: Agnese Leonardi