Lievito, un modello cellulare

Lievito, un modello cellulare

Il lievito è un essere vivente semplice il cui funzionamento è praticamente analogo a quello delle cellule umane. È storico oggetto di studio della ricerca fondamentale che consente di comprendere i fenomeni cellulari e genetici. È un modello rappresentativo di tutte le cellule eucariotiche.

 

 

Analogie tra uomo e lievito

L’uomo è un organismo eucariote. Ciò significa che il materiale genetico delle sue cellule è presente in un livello definito e nei mitocondri (organi specializzati). Anche il lievito è un eucariote, in opposizione ai procarioti quali i batteri.

Ma contrariamente a l’uomo formato da milioni di miliardi di cellule, il lievito è unicellulare! Ciò ci permette di studiarlo e manipolarlo più facilmente.

 

Il lievito Saccharomices cerevisiae è un organismo vivente complesso, particolarmente performante, avente la metà circa dei geni simili a quelli dei mammiferi. Il lievito si posiziona in prima fila tra i modelli biologici che si avvicinano di più alla cellula umana, dal punto di vista dell’organizzazione e del metabolismo (reazioni chimiche necessarie per la vita e la moltiplicazione delle cellule). E’ grazie al lievito inoltre che conosciamo il funzionamento cellulare eucariote – umani, animali, vegetali. Altri lieviti come Schizo saccharomyces pombe sono modelli eucariotici, fondamentali per la ricerca.

 

Se il lievito fa da modello è perchè è anche molto facile ed economico da manipolare: è unicellulare, si riproduce velocemente, (la duplicazione avviene in poco più di due ore, nella maggior parte dei casi) ed è adatto all’analisi genetica. D’altronde è il primo microrganismo euriote, il cui il genoma è stato interamente caratterizzato: la sequenza dei suoi sedici cromosomi è totalmente conosciuta.

 

 

Lievito, organismo da premio Nobel

Centinaia di geni umani sono in grado di sostituire la loro controparte nel lievito, il che facilita lo studio del loro ruolo. Ma nel corso degli ultimi dieci anni, due premi Nobel, in Fisiologia e Medicina, sono stati attribuiti a ricercatori che hanno utilizzato il lievito nel loro lavoro per comprendere gli aspetti fondamentali del funzionamento delle cellule umane.

 

Il primo, nel 2001, è stato attribuito per la scoperta delle differenti fasi del ciclo cellulare e dei relativi meccanismi di controllo (in particolare genetici). L’importanza di simili informazioni è notevole considerando che decine di migliaia di miliardi di cellule umane derivano da un’unica cellula originale… Lo studio sul lievito ha consentito anche di decodificare il ruolo giocato da determinati geni umani senza doverli studiare direttamente sugli essere umani.

 

Il secondo premio Nobel, nel 2009, ha sottolineato l’importanza del ruolo dei telomeri, che proteggono i cromosomi dal deterioramento, grazie a studi sul lievito. I risultati sono stati estrapolati per comprendere l’invecchiamento (durante questa faseè stato osservato un accorciamento dei telomeri nel tempo) e il cancro (la sintesi dei telomeri è frequentemente più attiva nelle cellule cancerose).

 

Il lievito offre possibilità ampiamente sfruttate dell’uomo

Il suo stato di modello cellulare conferisce al lievito opportunità ampiamente sfruttate dall’uomo. Sono stati quindi già identificati centinaia di geni responsabili di malattie rare, come ad esempio la fibrosi cistica e la sindrome di Leigh.

 

Sono stati studiati anche i meccanismi di malattie come l’Alzheimer, il diabete di tipo II o l’emicrania.

 

Utilizzando i geni umani nei lieviti, è possibile verificare l’efficacia di nuovi farmaci o l’effetto di varie sostanze, senza dover utilizzare l’uomo o animali come cavie. Infine, scoperte scientifiche fatte sul lievito hanno consentito lo sviluppo tecnico di nuovi e preziosi metodi e strumenti per la ricerca.

 

Ma non sappiamo ancora tutto sul lievito! Le funzioni di circa un quarto dei suoi geni sono ancora sconosciute e molti meccanismi rimangono da decifrare, in particolare alcuni aspetti riguardanti l’organizzazione del suo genoma, la sua interazione con l’ambiente o la sua evoluzione. La comunità scientifica internazionale degli “specialisti del lievito” è dinamicamente focalizzata su tali quesiti.

 

Tuttavia, la conoscenza già acquisita e le qualità intrinseche del lievito, come la resistenza agli ambienti difficili o le sue relativamente semplici esigenze nutritive, rendono il Saccharomyces cerevisiae un modello di scelta su cui elaborare nuove strategie di generazione di molecole destinate all’alimentazione, alla salute umana o animale, all’energia e allo sviluppo di nuovi metodi e strumenti indispensabili al concetto di “fabbrica di cellule”.