S.cerevisiae visto al microscopio ottico (DIC)

Immaginereste che un ingrediente fondamentale di pane e pizza possa insegnarci come invecchiare bene? Spero che leggendo questo post possiate convincervi di si; infatti vorrei provare a raccontarvi come sia possibile mettere in relazione cose così diverse tra i loro al servizio della scienza e della conoscenza.
L’utilizzo di organismi modello per lo studio delle scienze biologiche è ormai un dato di fatto nella scienza da parecchi decenni. Frequentemente si sente parlare di ricerche effettuate nei topi o nei conigli per lo studio di qualche malattia. Più in generale per organismo modello si considera qualsiasi essere vivente che possa essere oggetto di studio per qualche processo cellulare utile che possa gettare luce sul funzionamento del nostro corpo o, ad esempio, sullo sviluppo di qualche malattia. Tra questi organismi ce n’è uno poco noto al grande pubblico ed è il lievito di birra Saccharomyces cerevisiae. Questo organismo è stato utilizzato fin dall’antichità per la panificazione e i processi di fermentazione per la produzione di birra e vino e tutt’oggi lo possiamo trovare comodamente in ogni supermercato sotto forma di panetto (come lievito fresco) o in polvere (come lievito liofilizzato). Nella seconda metà del secolo scorso però il suo utilizzo al servizio della biologia molecolare ha preso sempre più piede e grazie al suo contributo si è potuti concludere con successo i primi studi sul ciclo cellulare (il processo mediante il quale da una cellula se ne ottengono due) che hanno condotto al nobel per la medicina nel 2001 Lealand Hartwell (insieme a Paul Nurse e Tim Hunt che hanno studiato lo stesso processo su organismi diversi). Lievito è stato fin da subito utile per la sua duttilità e la facilità di manipolazione genetica, nonché per la semplicità del suo genoma, sequenziato interamente nel 1996 in quella che sarà la prova generale del progetto genoma che qualche anno più tardi porterà al sequenziamento di quello umano.
Ben più recentemente però la comunità scientifica ha iniziato a sostenere l’idea di utilizzare S. cerevisiae come organismo modello per lo studio dell’aging, ovvero dell’invecchiamento cellulare. Con aging non si intende solamente la guerra alle rughe con le creme anti età, un processo che, coinvolgendo il deterioramento delle proteine e delle strutture della cellula, sta alla base di molti tumori che rende in generale le nostre cellule più deboli e indifese di fronte alle sfide del mondo in cui vivono. Ecco perché diventa utile riuscire a studiare questi meccanismi in un organismo molto semplice con tempi di invecchiamento molto ridotti, ma che sia sufficientemente “simile” alle nostre cellule da fornirci significativi indizi sul funzionamento del nostro corpo.
Fin dai primi anni del nuovo millennio, studi di biologia molecolare e cellulare hanno delucidato che S. cerevisiae, seppur nella sua semplicità, abbia un’attenzione particolare nella salvaguardia della progenie. E’ ormai dimostrato come nel momento in cui una cellula madre deve originare una cellula figlia, mantiene al suo interno tutte le proteine e le strutture cellulari vecchie e rovinate, riservando alla propria figlia quelle più nuove, oppure quelle di cui abbia già testato la perfetta funzionalità. E’ veramente stupefacente come un organismo unicellulare abbia una così grande attenzione verso la propria progenie e proprio la curiosità della comunità scientifica nei confronti di questi processi ha portato il Prof. Yves Barral dell’istituto ETH di Zurigo a pubblicare nel 2008 uno studio sulla rivista Nature in cui ha rotto gli indugi e dimostrato definitivamente che lievito possa essere utilizzato come modello per lo studio dell’aging. Quell’articolo, che sarà poi seguito da altri provenienti da diversi laboratori di tutto il mondo, ha chiarito come la cellula di lievito sia in grado di proteggere quella che sarà la cellula figlia da tutti i rifiuti dei processi metabolici cellulari, che vengono mantenuti unicamente nella madre in un processo chiamato “divisione asimmetrica”. Ma lo studio del prof. Barral si spinge oltre e dimostra che ogni cellula di lievito è in grado di compiere solo un numero limitato di divisioni cellulari (poco più di 30) dando origine ogni volta ad una cellula figlia perfettamente nuova e pulita e “invecchiando” un pochino di più ad ogni generazione. Ingegnerizzando ceppi di lievito in modo da rompere questi meccanismi di preservazione, si produce infatti un aumento del cosiddetto “lifespan” (cioè della durata della vita) medio delle cellule madri che creano però popolazioni cellulari più “sporche” fin dall’inizio della propria vita e quindi con meno successo nel futuro.
Dopo questo studio seminale a poco a poco i ricercatori di tutto il mondo si sono abituati all’idea di studiare il fenomeno dell’invecchiamento utilizzando un organismo così piccolo e altri studi sono stati pubblicati o sono in fase di pubblicazione sull’argomento, aumentando l’interesse di tutta la comunità scientifica su questo lievito. Chissà che non possano aiutarci a conoscere i meccanismi ancestrali che portano tutti gli esseri viventi, dai più grandi ai più minuscoli, a difendere la propria progenie e il futuro della propria specie dagli errori che il mondo può produrre.

PER APPROFONDIRE:
Questo il lavoro originale di Yves Barral pubblicato sulla rivista Nature.
Qui un pezzo scritto dallo stesso autore per un sito divulgativo; notare tra i commenti uno in particolare di un ricercatore che lo contesta (per sottolineare che spesso non tutta la comunità scientifica è concorde su alcune ipotesi).

Zhanna Shcheprova, Sandro Baldi, Stephanie Buvelot Frei, Gaston Gonnet, & Yves Barral (2008). A mechanism for asymmetric segregation of age during yeast budding Nature DOI: 10.1038/nature07212

SOCIALICON
RSS
Facebook
Facebook
Google+
Twitter
YouTube
Instagram
SOCIALICON