Che ruolo hanno gli istoni e la cromatina nell’espressione dei geni?

Il DNA è organizzato nel nucleo insieme a proteine chiamate istoni. Il filamento si avvolge attorno a queste strutture formando i nucleosomi; l’insieme di DNA e proteine costituisce la cromatina. Questa organizzazione non serve soltanto a compattare una quantità enorme di materiale genetico in uno spazio ridotto. Il grado di compattazione influenza direttamente la possibilità di accedere alle informazioni: una cromatina più condensata tende a essere meno disponibile alla trascrizione, mentre una struttura più aperta facilita l’attività dei geni.

Le modificazioni degli istoni, tra cui processi di acetilazione e deacetilazione, possono cambiare questa organizzazione e quindi modulare l’espressione genica. Gli enzimi che aggiungono o rimuovono determinati gruppi chimici concorrono a rendere il DNA più o meno accessibile. Anche qui non esiste un meccanismo isolato: codice istonico, metilazione del DNA e RNA non codificanti interagiscono tra loro. Alimentazione, esercizio fisico e condizioni che modificano lo stress ossidativo possono incidere su alcuni degli enzimi coinvolti. La cromatina è quindi una struttura dinamica, non un semplice imballaggio del DNA.

La cromatina non è quindi un semplice sistema di imballaggio del DNA. Il grado con cui il DNA è avvolto attorno agli istoni determina quanto facilmente gli enzimi e i fattori di trascrizione possano raggiungere una determinata regione. Una cromatina più aperta rende generalmente più accessibile l’informazione genetica, mentre una struttura più compatta tende a limitarne la trascrizione. Le modificazioni chimiche delle code istoniche, come acetilazione e metilazione, partecipano a questa regolazione modificando le interazioni tra DNA, istoni e proteine regolatorie.

L’acetilazione degli istoni è spesso associata a una struttura cromatinica più rilassata e a una maggiore attività trascrizionale, mentre la deacetilazione tende a favorire una maggiore compattazione. Anche in questo caso, però, il significato biologico dipende dal sito e dal contesto e non può essere ridotto a una regola unica. La cromatina cambia continuamente in risposta ai programmi cellulari e agli stimoli esterni. Questo rende gli istoni uno dei punti attraverso i quali ambiente e stile di vita possono tradursi in differenze nell’attività dei geni. Alimentazione, esercizio fisico e stato metabolico possono influenzare la disponibilità di molecole coinvolte in questi processi e contribuire a modificare l’assetto regolatorio della cellula senza alterare il patrimonio genetico di base.