Il destino della cellula analizzato al computer

Un nuovo modello matematico descrive e predice la dinamica degli eventi molecolari che regolano il destino cellulare. La ricerca condotta dall’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, quest’ultima consorziata con lo Iasi-Cnr nell’Infrastruttura di ricerca Sysbio.it, chiarisce come e quando una cellula passa da uno stato di quiescenza ad un’attiva proliferazione. Caratteristica che - come è noto - contraddistingue cellule sane, ma anche tumorali, che sfuggono al normale controllo dei meccanismi di divisione cellulare. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, fornisce per la prima volta una visione a 360 gradi di tale processo sfruttando un approccio multidisciplinare che integra dati biologici con modelli matematici e analisi computazionale.

“Il modello che proponiamo”, spiega Pasquale Palumbo dello Iasi-Cnr, “ha la peculiarità di essere dinamico e unificante, in quanto riesce a racchiudere in una cellula intera molti e diversi dati raccolti attraverso esperimenti differenti. La divisione cellulare è un processo complesso che coinvolge oltre duecento #geni, i quali vengono accesi simultaneamente in un intervallo di tempo relativamente breve. Con il nostro studio abbiamo dimostrato che nelle cellule di lievito Saccharomyces cerevisiae, tra i modelli più utilizzati di cellula eucariotica, dotata cioè di una precisa compartimentazione interna dei suoi principali componenti, è la modificazione di una singola proteina a svolgere un ruolo determinante”.

La modificazione della proteina e l’accensione dei geni “si succedono in una sequenza temporale coerente e prevedibile”, prosegue il ricercatore. “Nel caso di studio, a regolare l’espressione genica alla base della duplicazione del DNA e, di conseguenza, a influenzare la massa critica cellulare al momento del passaggio dalla fase quiescente a quella dinamica, la cosiddetta fase G1, è la proteina chiamata #Whi5. Il modello proposto, però, è anche predittivo, come attestano i risultati ottenuti su cellule di lievito mutate nella proteina Whi5, oltre che quelli estrapolati dalla recente letteratura scientifica e riprodotti attraverso analisi di simulazione”.

“Questo lavoro”, conclude Lilia Alberghino dell’Università di Milano #Bicocca, “rappresenta il primo tassello di un progetto più ampio che ispira la mission di www.Sysbio.it: promuovere la realizzazione di un modello a cellula intera, in cui eventi molecolari in genere, in questo caso la divisione cellulare, si incastrano all’interno di una struttura modulare che contiene le diverse attività #cellulari. Un modello di questo tipo sarebbe di grande stimolo per acquisire nuove conoscenze sulla risposta cellulare in diverse condizioni fisiologiche e patologiche da estendere allo sviluppo di attività applicative anche per cellule umane”.

Per informazioni:
Pasquale Palumbo
pasquale.palumbo@iasi.cnr.it
Nicoletta Guaragnella,
Ibbe-Cnr
n.guaragnella@ibbe.cnr.it