Tutte le cellule del nostro organismo hanno lo stesso DNA. Questa regola biologica ha però un'importante eccezione, perché, nella maggior parte del cervello, piccole modificazioni - chiamate elementi nucleari interspersi, o L1 - rendono il DNA di ogni neurone leggermente diverso da tutti gli altri.

Un nuovo studio condotto da un gruppo di ricercatori del Salk Institute, negli Stati Uniti, e pubblicato sulla rivista “Nature Neuroscience” ha chiarito meglio la natura di queste variazioni. Finora infatti si riteneva che questi L1 fossero trasposoni, cioè “geni salterini”, in grado di copiare se stessi e inserirsi in un'altra parte casuale del genoma. Ora è emerso che, oltre a inserire tratti di DNA, possono anche rimuoverli.

Lo studio ha stabilito queste piccole modifiche sono presenti nel 44-63 per cento dei neuroni sani e che influenzano l'espressione dei geni, contribuendo a fare di ciascuno di noi una persona unica, tanto da differenziare tra loro anche individui che hanno lo stesso genoma, come i gemelli monozigoti.

Rusty Gage e colleghi, autori dello studio, sono arrivati al risultato dopo anni di ricerche. Nel 2005, il gruppo scoprì che gli L1 sono un importante fattore di diversità genomica nel cervello. Solo nel 2013, tuttavia, le tecniche di sequenziamento del genoma hanno permesso di dimostrare che ampi tratti di DNA potevano essere inseriti nei genomi delle cellule o eliminati da essi. Ma neppure in quello studio furono chiariti i meccanismi responsabili delle inserzioni o delle delezioni.

Ora Gage e colleghi hanno sviluppato un metodo per individuare le variazioni associate a L1 con un'accuratezza mai raggiunta finora. Utilizzando cellule staminali forzate a differenziarsi in neuroni, il gruppo ha scoperto che gli L1 sono esposti a rotture del DNA per effetto di uno specifico enzima particolarmente attivo durante il differenziamento cellulare, che agisce tagliando il DNA in corrispondenza dei punti L1.

I ricercatori sottolineano che circa metà delle cellule del nostro cervello ha molti tratti di DNA inseriti o mancanti solo a causa degli soli L1, che quindi in genere non provocano problemi. In alcuni casi tuttavia potrebbe essere all'origine di gravi disfunzioni e malattie.

Studi recenti infatti hanno mostrato che neuroni di soggetti affetti da schizofrenia o da disturbi dello spettro autistico hanno una quantità anomala di variazioni L1 nel genoma. Per questo ora il gruppo di Gage ha in progetto di esaminare il ruolo delle variazioni L1 nell'espressione di singoli geni e di chiarirne il ruolo nell'alterazione del funzionamento del cervello.