CpG ISLANDS (ISOLE CpG): SIGNIFICATO E IMPLICAZIONI

Quanti hanno letto in pubblicazioni, libri e database la scritta CpG, più spesso inserita nella dicitura "CpG island"? Si sa che le CpG island altro non sono che lunghe porzioni di DNA caratterizzate dal susseguirsi di ripetizioni CG. E allora perchè le chiamano "CpG" e non "CG" island? La risposta è molto semplice (ma tutt'altro che scontata!) e ha basi puramente accademiche. In realtà la p sta ad indicare il legame fosfodiesterico (p dall'inglese phosphodiesteric, per l'appunto) che lega una base all'altra sullo stesso filamento di DNA. Diciamo che inserire una p è il metodo più corretto per descrivere un dinucleotide che sia costuito dal susseguirsi di due basi su uno stesso filamento di DNA. Infatti, scrivere solamente CG servirebbe ad indicare non due nucletodi legati da un legame fosfodiesterico, ma due nucleotidi legati da legami idrogeno, ossia due nucleotidi complementari appartenenti l'uno a un filamento di DNA e l'altro al filamento di DNA complementare (vedi anche Figura 1). Di fatto, nella pratica di tutti giorni, è assai comune utilizzare sole semplici lettere dei quattro nucleotidi (A, G, C, T) per indicare una sequenza in successione.

Le CpG islands presentano notevoli aspetti di interesse sotto il punto di vista biologico, clinico e laboratoristico...

Figura 1: rappresentazione schematica di dinucleotidi localizzati sullo stesso filamento (da definirsi come CpG) e dinucleotidi complementari l'uno all'altro localizzati su filamenti diversi (da definitrsi come CG).

Da un punto di vista biologico e clinico le isole CpG hanno un ruolo cruciale. Infatti, su alcuni cromosomi, sulle isole CpG avviene una modificazione epigenetica importantissima: la metilazione. La metilazione è un fenomeno per il quale le citosine (C) di alcune CpG islands si ritrovano modificate tramite l'aggiunta di un gruppo metile. La metilazione ha l'effetto di inibire la trascrizione della porzione cromosomica metilata. A causa di un processo noto come imprinting le CpG islands possono avere un pattern di metilazione diverso a seconda della loro origine parentale. Si pensi ad esempio al locus SNRPN che si trova metilato (e quindi trascrizionalmente inattivo) sul cromosoma materno e non metilato (e quindi trascrizionalmente attivo) sul cromosoma paterno. Un soggetto sano possiede una copia paterna e una copia materna del locus SNRPN. Nella sindrome di Prader-Willi, invece, i pazienti non posseggono la copia paterna, essendo entrambe le copie del locus di origine materna. Nei pazienti con sindrome di Prader-Willi il locus SNRPN è dunque inattivo.

Da un punto di vista laboratoristico le CpG islands sono da sempre un problema. La presenza di lunghi stretch di CpG crea infatti notevoli difficoltà tecniche nel sequenziamento. Il susseguirsi di queste ripetizioni può facilmente far slittare la Taq durante la PCR, portando alla produzione di reads di lunghezza diversa. Esistono alcuni geni come FLG (filaggrin), la cui analisi è praticamente impossibile per la maggior parte del gene, proprio a causa dell'enorme quantità di CpG islands in esso contenute.