Le acrobazie dei cromosomi

Come un pilota acrobatico che compie evoluzioni nell'aria con il suo aereo, così il DNA compie evoluzioni per evitare l'insorgenza di mutazioni che possono anche portare al cancro. Ora è disponibile una fotografia molecolare di questo processo

I ricercatori dell'IFOM (Istituto FIRC di oncologia molecolare) di Milano hanno scattato la fotografia molecolare del meccanismo che mantiene la stabilità del DNA al fine di evitare l'insorgenza di mutazioni potenzialmente pericolose per l'organismo. Come spiegano gli autori della scoperta, i meccanismi che regolano il ciclo della riproduzione cellulare grazie ai quali la cellula si divide e genera due nuove cellule, sono molto complessi e può succedere, a volte, che qualcosa vada storto. In questi casi compaiono danni del DNA, le mutazioni, che vengono trasmesse alle cellule figlie e sono responsabili anche della formazione di tumori.

Uno dei punti cruciali dei processi di replicazione della cellula è lo "srotolamento" del filamento del DNA e il suo successivo riavvolgimento: ogni cellula contiene infatti una molecola di DNA composta da tanti mattoncini chiamati "basi" che, messe una accanto all'altra, formano un filamento lungo quasi due metri. Sembra impossibile, ma questa molecola così lunga trova posto nel nucleo della cellula grazie a una serie di ripiegamenti che la rendono abbastanza piccola da entrare in uno spazio di pochi micrometri (ogni micrometro è un milione di volte più piccolo del metro).

Durante la duplicazione del DNA il filamento viene srotolato, letto, duplicato da particolari molecole e infine riavvolto. In queste fasi la sua stabilità è messa a dura prova proprio dallo stress causato dalle torsioni necessarie per "impacchettare" la molecola che possono, in alcuni casi, provocare vere e proprie rotture del filamento. Entra in gioco in queste situazioni una schiera di proteine che hanno il compito di proteggere il DNA e garantire che la replicazione avvenga in modo corretto, come per esempio, la topoisomerasi 2, la molecola che Rodrigo Bermejo e colleghi hanno identificato come uno dei piloti che regolano le acrobazie del DNA. Grazie al lavoro degli scienziati di IFOM, è stato svelato un nuovo ruolo per la topoisomerasi 2 nella regolazione fisica dei processi che portano alla duplicazione del DNA: "Si tratta di una organizzazione spaziale fino a oggi inedita: il filamento di DNA si organizza in forme circolari simili ai cerchi disegnati dai piloti degli aerei acrobatici" spiega Marco Foiani, direttore scientifico dell'Istituto."E se il processo non è ben pilotato dalla topoisomerasi 2 si creano architetture scorrette del DNA che di conseguenza si può rompere e dare origine a mutazioni".

Anche la strategia utilizzata per scattare questa fotografia molecolare è nata nel gruppo milanese: "È un nuovo metodo di visualizzazione sviluppato nei nostri laboratori che ci ha permesso per la prima volta di osservare questi processi cruciali per il DNA" conclude Bermejo. Pur essendo ancora lontana dalla applicazione clinica, questa scoperta rappresenta un passo avanti nella comprensione dei meccanismi che salvaguardano l'integrità del genoma: da un lato potrebbero servire per la messa a punto di terapie riparative; dall'altro, invece, per la produzione di sostanze in grado di proteggere il DNA delle cellule sane durante i trattamenti anticancro.

Ricerca pubblicata su:
Cell

Titolo originale:
Genome-organizing factors Top2 and Hmo1 prevent chromosome fragility at sites of S phase transcription.

Data Pubblicazione:
09/2009

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