Variazioni tra i geni
Le variazioni tra i geni, note come polimorfismi, portano alla produzione di diversi prodotti genici (cioè, proteine) e sono alla base delle caratteristiche uniche di ogni individuo. In generale, un dato gene è abbastanza simile allo stesso gene in un altro organismo – in altre parole, la sequenza nucleotidica è conservata. Per esempio, i geni che codificano per l’enzima alcol-metabolizzante alcol deidrogenasi sono della stessa dimensione e sequenza di base nella maggior parte degli individui. Tuttavia, piccole differenze nella sequenza di base, che interessano anche solo un nucleotide, possono portare a una proteina diversa. In alcuni casi, queste modifiche permettono ancora al gene di produrre una proteina funzionale, ma con leggere variazioni che possono influenzare la sua funzione. Altri cambiamenti nella sequenza nucleotidica, tuttavia, possono risultare in una proteina non funzionale o incompleta. La capacità di conservare le sequenze che codificano per enzimi importanti è chiaramente importante per le cellule e gli organismi.
Un aspetto importante della ricerca genetica attuale è l’identificazione di gruppi all’interno delle popolazioni che portano polimorfismi in vari geni, risultanti in varianti geniche chiamate alleli. L’identificazione di questi polimorfismi può aiutare gli scienziati a capire meglio come le funzioni di questi geni e le loro proteine codificate differiscono e come si riferiscono a certe malattie o altre caratteristiche. Per esempio, alcune persone producono una forma di alcol deidrogenasi che è più (o meno) efficiente di altre? E questo influenza il loro rischio di sviluppare l’alcolismo?
Per capire meglio come i geni si relazionano alle malattie e ad altre caratteristiche, il National Institutes of Health ha creato il Progetto Genoma Umano, che si è proposto di mappare il genoma umano sequenziando l’intera sequenza di DNA presente nelle cellule umane. Questo progetto ha determinato non solo che la sequenza del DNA è altamente conservata tra gli esseri umani (circa il 99,5% è la stessa in tutti gli esseri umani), ma anche che esistono numerose combinazioni di varianti genetiche che vengono trasmesse insieme e che sono conosciute come aplotipi.
Per identificare tali variazioni in popolazioni con un gran numero di campioni, i ricercatori stanno usando sonde genetiche per geni specifici con sequenze note. Queste sonde sono tipicamente brevi sequenze di DNA o RNA complementari a una porzione distintiva del gene di interesse. Questa sonda viene poi marcata, per esempio, con un tag fluorescente in modo che possa essere rilevata se interagisce con la corrispondente sequenza di DNA complementare in un campione. Questi studi di associazione genome-wide (GWAS) permettono ai ricercatori di identificare un gran numero di varianti e di metterle in relazione con diversi risultati – per esempio, quelli associati a diverse malattie, come l’alcolismo.
Identificare i geni candidati di particolare importanza, sia attraverso sonde individuali o metodi su larga scala come il GWAS, permette poi uno studio più dettagliato delle caratteristiche particolari e delle espressioni di quei geni e il loro ruolo nella malattia.