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Ciclo cellulare: nuovi modelli per spiegare i processi, grazie alla data science

Ciclo cellulare: nuovi modelli per spiegare i processi, grazie alla data science

Nella cellula, processi chiave, come la copia e segregazione del corredo genetico e la divisione, possono procedere in modo non sequenziale, a differenza di quanto previsto dal modello classico. 

In particolare, tra lo svolgimento dei processi legati al cromosoma e la divisione cellulare può manifestarsi una “bolla temporale” in cui il cromosoma è pronto per la divisione ma la cellula aspetta ancora.

È quanto emerge da una ricerca portata avanti da una gruppo di studiosi italiani dislocati tra Milano, Parigi e Santa Fe, utilizzando metodi di data science. 

Lo studio è stato condotto da ricercatori dell’Istituto FIRC di Oncologia Molecolare e dell’Università degli Studi di Milano e di Torino, in collaborazione con l’ETH di Zurigo, la Sorbonne di Parigi e lo statunitense Santa Fe Institute. I risultati sono apparsi sulla rivista Science Advances. 

Facendo un paragone con i processi produttivi, il ciclo cellulare opererebbe secondo una modalità analoga al “just in time” delle catene produttive: un processo, questo, in cui i tempi di arrivo dei diversi materiali sulla linea produttiva viene coordinato con il momento in cui questi devono essere utilizzati. L’attesa consentirebbe di riallineare i diversi processi garantendone il corretto coordinamento. 

“I dati che emergono dallo studio indicano che la bolla sia di fatto una fase funzionale piuttosto che un tempo morto, e che sia dovuta a un processo di preparazione alla divisione che avviene in parallelo a quello del cromosoma e che in alcune cellule – circa metà - può essere più lento, per cui la cellula deve attendere il suo completamento”, hanno spiegato gli autori.

I ricercatori hanno osservato il coordinamento tra ciclo del cromosoma e divisione cellulare nel batterio Escherichia coli. Hanno così tracciato dinamicamente i comportamenti individuali di migliaia di cellule, mettendo insieme per la prima volta diversi set di dati e sono giunti alle loro conclusioni combinando modelli matematici con una sofisticata analisi di tutte le correlazioni osservabili.

“Si tratta di un’analisi complessa”, ha commentato Marco Cosentino Lagomarsino, responsabile del laboratorio di fisica statistica di cellule e genomi dell’IFOM e docente dell’Università degli Studi di Milano, tornato in Italia dopo un lungo periodo a Parigi. 

“Il ciclo cellulare – come una catena di montaggio – prevede diversi tempi di completamento di ogni fase della produzione, ma queste fasi hanno rapporti molto intricati tra loro, ed è molto difficile inferire i processi produttivi dai dati. Solo grazie alle metodiche della data science siamo stati in grado di sbloccare il problema”, ha aggiunto il ricercatore.

Fonte IFOM
Data pubblicazione 14/12/2018
Tag Salute