Anche il DNA si stressa

Lo stress non risparmia nemmeno il DNA. Nei normali processi vitali della cellula o in presenza di agenti esterni tossici, il DNA è messo infatti a dura prova. Se i processi che ripristinano le condizioni normali della molecola di DNA non funzionano bene, il patrimonio genetico cellulare può subire dei danni, con conseguenze anche gravi per la progenie della cellula.

I ricercatori del dipartimento di Scienze biomolecolari e biotecnologie presso l'Università degli Studi di Milano, coordinati da Marco Muzi-Falconi, hanno studiato i meccanismi che regolano la risposta molecolare a un particolare tipo di stress legato alla replicazione del filamento di DNA, scoprendo quali sono i geni che per primi intervengono in questi casi.

I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista PLOS Genetics, sono stati ottenuti utilizzando come modello di studio il lievito: un organismo estremamente semplice ed efficace, molto utilizzato negli studi genetici.

"In risposta allo stress il DNA attiva meccanismi essenziali a mantenere la stabilità del genoma e il corretto funzionamento della cellula" spiega Muzi-Falconi. Questi meccanismi sono chiamati check point e in effetti sono veri e propri segnali molecolari di stop che impediscono alle cellule danneggiate di riprodursi. Costituiti da una cascata di eventi che si mantengono pressoché identici in tutti gli organismi, dal lievito all'uomo, quando non funzionano adeguatamente creano problemi notevoli all'organismo, incluso il cancro.

"In cima alla cascata delle reazioni molecolari che si attivano in presenza di stress - sia da danno al DNA dovuto ad agenti esterni, sia da problemi nel processo di duplicazione del patrimonio genetico - c'è un gene che nel lievito si chiama Mec1" chiarisce Muzi-Falconi. Grazie a questo studio, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che, dopo un forte stress da replicazione, la cellula può dare due diverse risposte, basate sull'intervento di due fattori differenti (il complesso 9-1-1 e Dpb11) che agiscono a monte di Mec1attivandolo.

Si chiama stress da replicazione quello causato dalla formazione di strutture particolari della molecola di DNA, che rendono difficili le operazioni necessarie alla duplicazione della molecola, oppure dalla mancanza dei nucleotidi, i mattoncini che servono a costruire il lungo filamento di materiale genetico. "Utilizzando un composto chimico particolare, abbiamo fatto in modo che la cellula avesse a disposizione solo pochi mattoni con i quali comporre la nuova molecola di DNA, creando una sorta di stress artificiale" spiega Muzi-Falconi.

Dai risultati della ricerca emergono quindi diverse vie cellulari per "sentire" lo stress e per combatterlo. "Forse ciascuna delle due risposte è specifica per uno dei due filamenti che compongono la doppia elica del DNA, ma servono altri studi per confermare queste teorie" conclude Muzi-Falconi.