Flipon: l’evoluzione del genoma diventa digitale
I Flipon sono sequenze di DNA in grado di adottare diverse conformazioni e agiscono come interruttori on-off: ogni interruttore altera il programma letto dal codice DNA e seguono rapidamente l’evoluzione degli organismi multicellulari.
Il dott. Alan Herbert di InsideOutBio studia una sorta di interruttori on-off programmabili basati sul DNA che modificano la lettura delle informazioni genetiche chiamati Flipon.
Il ricablaggio digitale del genoma coinvolge proprio questi elementi che seguono rapidamente l’evoluzione degli organismi multicellulari. La strategia Flipon è un’evoluzione meno rischiosa basata solo su mutazioni.
Il dott. Herbert afferma
Precedentemente la codifica da parte del DNA era descritta come analogica. Il “passaggio al digitale” ha notevolmente aumentato la capacità di memorizzazione del genoma. Programmi diversi possono essere eseguiti compilando le informazioni in modo diverso.
Ma, in maggior dettaglio, cosa sono i Flipon?
Si tratta di sequenze di DNA in grado di adottare diverse conformazioni. Agiscono come interruttori on-off alterando il programma letto dal codice DNA e cambiando impostazioni a seconda del contesto. Ogni impostazione porta a un diverso set di istruzioni da seguire per la cellula. Esempi di come agiscono sono forniti dalle risposte immunitarie innate e dalle vie di riparazione del danno al DNA. La conformazione di Flipon determina se questi percorsi sono attivi o meno.
I Flipons seguono rapidamente l’evoluzione degli organismi multicellulari.
Si diffondono attraverso il genoma attraverso un meccanismo di copia e incolla. Funzionano come un interruttore on-off per cambiare il modo in cui le cellule compilano le loro istruzioni operative e sono programmabili: gli organismi, durante il processo di apprendimento, possono ottimizzarne le impostazioni.
Ne esistono diverse classi: i flipon Z possono formare il DNA per mancini sfogliando le basi nel DNA per mancini. Il capovolgimento si verifica nei geni attivi e aiuta a localizzare i complessi di elaborazione dell’RNA in quella regione. I T-flipon hanno tre fili per formare i triplex. Localizzano gli RNA necessari per programmare un risultato particolare. I g-flipon sono quattro strutture bloccate che avviano programmi di riparazione dopo il danno al DNA.
I Flipon sono sparsi nel genoma. Passano dalla normale conformazione B a una struttura di DNA alternativa. Ne esistono diverse classi con differenti numeri di filamenti di DNA (2 per Z-DNA, 3 per un triplex e 4 per un quadruplex) e requisiti di sequenza del DNA. I Flipon alterano il modo in cui un cromosoma viene letto. Il messaggio prodotto dipende dalla sua conformazione: agiscono come interruttori digitali per attivare un messaggio o un altro messaggio.
I Flipon consentono la compilazione di messaggi differenti da un’unica sequenza genomica generando anche più diversità di quanto sia possibile per mutazione o riarrangiamenti del DNA.
I Flipon possono essere programmati in molti modi diversi. Le modifiche al DNA influiscono sulla facilità con cui passano da uno stato spento a uno stato acceso. Le proteine regolano anche la conformazione del flipon. La programmazione richiede lavoro. L’energia è scambiata per informazione. Il compromesso genera uno spazio di messaggi più ampio da esplorare e sfruttare. Quando le flipons si congelano in uno stato dell’altro, spesso si ha una malattia. Esempi di malattia mendeliana dovuti a flipon sono riportati nel documento.
La strategia flipon è meno rischiosa rispetto ad altre forme di evoluzione. In precedenza l’attenzione era stata rivolta alla mutazione del DNA come motore chiave del cambiamento.
Le mutazioni causano un’alterazione nella sequenza del DNA che codifica per una proteina.
Le mutazioni causano un’alterazione nella sequenza del DNA che codifica per una proteina. Il processo è casuale e difficile da invertire. Al contrario, i Flipon sono programmabili e reversibili e cambiano solo il modo in cui i messaggi vengono compilati dal DNA non alterandone la sequenza di codifica. In altre parole generano variabilità senza i rischi associati alla mutazione.
La selezione naturale dipende dalla variabilità che occorre per trovare il modo migliore per un organismo di sopravvivere e riprodursi.
- Genome evolution goes digital (eurekalert.com)
- Z-DNA the new biology: The third dimension of cancer therapeutics (researchoutreach.org)
