Recenti studi di filogenesi molecolare indicano che i Tunicati (ascidie) sono il sister-group dei vertebrati. Infatti, la larva giriniforme delle ascidie mostra i caratteri tipici da cordato, comprendenti una notocorda che decorre lungo tutta la coda e un sistema nervoso centrale (SNC) dorsale e tripartito. Il SNC di Ciona intestinalis, l’ascidia più studiata, il cui genoma è completamente sequenziato, è formato da circa 330 cellule ed è considerato un modello miniaturizzato del SNC dei vertebrati per studi molecolari e di sviluppo (1).
I microRNA (miRNA) sono piccoli trascritti non codificanti di circa 21 nucleotidi che funzionano come soppressori dell’espressione genica post-trascrizionale. Si ritiene che abbiano giocato un ruolo determinante nell’incremento della complessità morfologica che ha caratterizzato le prime fasi dell’evoluzione dei vertebrati. E’stato dimostrato che essi giocano diversi ruoli durante la neurogenesi, la specificazione del destino neuronale, la morfogenesi neuronale, la sinaptogenesi e la neurodegenerazone. Al momento sono noti circa 720 loci miRNA nel genoma umano. Degli 80 miRNA identificati nel genoma di C. intestinalis, 40 sono omologhi a quelli umani.
Il presente progetto si prefigge di studiare i miRNA di C. intestinalis utilizzando i metodi della genomica comparativa e della predizione bioinformatica ab initio (2) al fine di produrre un aggiornato inventario dei miRNA potenzialmente conservati. Verranno ri-analizzate le sequenze disponibili tessuto-specifiche e stadio-specifiche degli smallRNA di vertebrati e ascidie con text-mining approaches allo scopo di identificare i miRNA conservati tra ascidie e vertebrati, che possono giocare un ruolo nello sviluppo del SNC e nel differenziamento neuronale
Studieremo l’espressione spazio-temporale dei miRNA selezionati per mezzo di ibridazione in situ su embrioni a diversi stadi di sviluppo (3), al fine di confermare che l’espressione di tali geni sia effettivamente nel sistema nervoso e per verificare se l’espressione sia ristretta ad una particolare popolazione neurale. I risultati aiuteranno a chiarire la possibile funzione dei miRNA durante lo sviluppo del sistema nervoso. In seguito intendiamo effettuare esperimenti di “knock-down” microiniettando le uova di C. intestinalis con antigomeri (miRNA antisenso) specifici. Valuteremo gli effetti di questi esperimenti sullo sviluppo del sistema nervoso attraverso una batteria di geni marcatori per le diverse regioni del sistema nervoso e per i diversi fenotipi neurali, caratterizzati dalla presenza di diversi neurotrasmettitori. L’approccio bioinformatico aiuterà ad identificare i miRNA candidati, in assenza di dati sperimentali.
I risultati permetteranno di chiarire il ruolo ancestrale giocato dai miRNA nello sviluppo del sistema nervoso dei cordati e dei vertebrati
1) Gissi et al. (2006) BMC Genomics 7:288
2) Mica et al. (In Press) BMC Genomics
3) Pennati et al. (2007) Dev. Genes Evol- 217: 307