Anche se topi ed esseri umani condividono circa il 70 per cento delle sequenze geniche che codificano per proteine, un numero significativo di geni del topo non si comporta come le controparti umane, e la causa di questa differenza va ricercata nei geni e nelle sequenze di DNA che hanno la funzione di regolare i livelli e i tempi di espressione degli altri geni.

Questa scoperta ha importanti implicazioni per la ricerca medica, nella quale il topo è sempre stato consiederato un modello d'elezione per lo studio delle malattie dell'uomo. "L'ipotesi era che tutto ciò che si scopre nel topo fosse probabilmente vero anche per l'essere umano” ha detto Bing Ren, dell'Università della California a San Diego, uno dei coordinatori del progetto Mouse ENCODE che ha portato a questi risultati. “Uno dei vantaggi - spiega Ren - è che benché i topi si siano dimostrati molto diversi dagli esseri umani in alcuni aspetti, ora sappiamo esattamente in quali casi sono diversi - in modo da tenerne conto e trovare o sviluppare un modello migliore - e in quali il topo continua a essere un buon modello."

E' questa, molto in sintesi, la conclusione che si può trarre dall'enorme corpus di dati che i ricercatori del progetto Mouse ENCODE hanno iniziato a pubblicare su varie riviste, e di cui è offerto un panorama generale in un articolo su “Nature”. (Qui i rimandi agli articoli appena pubblicati su “Nature”, “Science”, “Nature Communications”, “Proceedings of the National Academy of Sciences”. E' peraltro prevista la pubblicazione a breve di altri articoli di dettaglio su “Genome Research”, “Genome Biology” e “Blood”.)

Mouse ENCODE, un consorzo di centinaia di centri di ricerca internazionali, è una filiazione del progetto ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) che dal 2003 ha iniziato a descrivere gli elementi potenzialmente funzionali del genoma umano, creando una mappa delle regioni genomiche a cui si legano i fattori di trascrizione e le RNA polimerasi (gli enzimi che attivano la trascrizione RNA), e librerie di sequenze di RNA messaggero e altri dati relativi alle modificazioni chimiche che interessano le cosiddette proteine istoniche, quelle attorno a cui si avvoge il DNA per formare la cromatina dei cromosomi) e che rendono accessibili o inaccessibili ai fattori di trascrizione i geni.

Nei primi anni dopo il sequenziamento del genoma i ricercatori si sono concentrati sullo studio dei geni che producono proteine e sulla ricerca di singole o molteplici mutazioni collegabili a malattie, ma con il tempo è diventata sempre più evidente l'importanza delle regioni del DNA che regolano l'espressione dei geni. “La maggior parte delle malattie umane, dal diabete al disturbo da deficit di attenzione e iperattività alla malattia di Parkinson, in realtà derivano dal una errata regolazione dell'espressione dei geni", spiega Michael Beer, Johns Hopkins University, ricordando che, sia nell'uomo sia nel topo, i geni che codificano per proteine rappresentano solo l'1,5 per cento dei rispettivi genomi.

In particolare, dall'analisi di 124 diversi tipi di cellule e tessuti di topo i ricercatori hanno scoperto che, a dispetto dell'elevata conservazione dei geni codificanti durante i 75 milioni di anni di evoluzione che ci separano da questo roditore, i programmi che ne regolano l'espressione sono cambiati in modo significativo. In svariati casi, ogni specie si è evoluta per trovare modi diversi di fare le stesse cose.

Fra le principali sorprese, infatti, vi è stata la scoperta che, dal punto di vista dei profili di attività dei geni, non è vero che tutti gli intestini si somigliano fra loro: i profili delle cellule appartenenti al tessuto intestinale di topo somigliano molto più a quelli delle cellule cerebrali di topo - che svolgono tutt'altro compito - che ai profili di attività delle cellule di intestino umano, che svolgono invece lo stesso compito.

Inaspettata è stata anche la scoperta che sequenze di DNA comunemente considerate inutili o dannose - per esempio i retrotrasposoni (tratti di DNA che sono stati inseriti nelle sequenze cromosomiche in seguito a una trascrizione inversa dall'RNA) - hanno invece un importante ruolo di regolazione nell'espressione dei geni, ruolo peraltro che appare differente da una specie all'altra.

Infine, sia nel topo sia nell'uomo, solo un numero relativamente ristretto di geni si può esprimere in un range di livelli limitato (ossia non può sotto - o sovraespromersi più di tanto), mentre gli altri possono avere livelli di attività che variano anche di centomila volte. Si tratta di 6600 geni, ossia un terzo circa di quelli tipicamente attivi in una cellula, che “evidentemente sono di particolare importanza per il funzionamento di tutte le cellule di tutti i tessuti nelle due specie".