Per anni un piccolo gruppo di scienziati hanno studiato un sistema biochimico di codifica di DNA, che attiva e disattiva i geni. Molti lo hanno visto nei batteri e ora anche in alcune piante, mosche e persino in alcuni tumori del cervello umano. Tuttavia secondo un nuovo studio potrebbe esserci un ostacolo: gran parte delle prove della sua presenza potrebbero dipendere da una contaminazione batterica, difficile da individuare con i nostri mezzi.
Proprio per risolvere questo problema gli scienziati hanno creato un metodo di sequenziamento su misura basato su un’apprendimento automatico per decifrare in modo preciso e la fonte e i livelli di DNA contrassegnato. Grazie a questo hanno distinto il DNA batterico da quello delle cellule umane.
Chimica, i batteri ingannano gli scienziati
I risultati supportavano l’idea che questo sistema potesse trovarsi naturalmente nelle cellule non batteriche, i livelli erano molto più bassi rispetto ad alcuni studi precedenti riportati ed erano facilmente distorti dalla contaminazione batterica o dagli attuali metodi sperimentali. Anche per i tumori del cervello i risultati sono simili. Questo studio ha sviluppato un nuovo metodo per misurare efficacemente questo segno del DNA in un’ampia varietà di specie e tipi di cellule. Ciò aiuterà gli scienziati a scoprire i molti ruoli che questi processi possono svolgere nell’evoluzione e nelle malattie umane.
Lo studio si è concentrato sulla metilazione dell’adenina del DNA, una reazione biochimica che lega una sostanza chimica, chiamata gruppo metilico, a un’adenina, una delle quattro molecole costitutive utilizzate per costruire lunghi filamenti di DNA e codificare i geni. È noto che quest’ultima gioca un ruolo fondamentale sul modo in cui i batteri si difendono dai virus. Per molto tempo si è pensato questo tipo di metilazione dipendesse esclusivamente dai batteri, mentre le cellule umane e non batteriche facevano affidamento sulla metilazione di citosina. Gli scienziati hanno individuato alti livelli di metilazione dell’adenina nelle cellule di piante, mosche, topi e umane, suggerendo un ruolo più ampio per la reazione nel corso dell’evoluzione.
Un sequenziamento basato sull’apprendimento automatico
Una macchina di sequenziamento avanzata misura quindi in tempo reale la velocità con cui ogni blocco costitutivo del nucleotide viene aggiunto a un nuovo filamento. Le adenine metilate ritardano leggermente questo processo. I risultati vengono quindi inseriti in un algoritmo di apprendimento automatico che i ricercatori hanno addestrato a stimare i livelli di metilazione dai dati di sequenziamento. Questi alti livelli di metilazione erano principalmente il risultato della contaminazione del DNA batterico.
Infine, i ricercatori hanno scoperto che il DNA plasmidico, uno strumento che gli scienziati usano regolarmente per manipolare i geni, può essere contaminato da alti livelli di metilazione originati dai batteri, suggerendo che questo DNA potrebbe essere una fonte di contaminazione in esperimenti futuri.
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