La chimica del DNA e le due sentinelle del genoma

Ciò che rende ogni individuo unico e determina le proprietà di ogni sua cellula è il codice genetico del DNA. Le funzioni di una cellula si realizzano attraverso il passaggio dell'informazione genetica dal DNA all'RNA e successivamente, alle proteine. Il DNA deve essere duplicato a ogni generazione cellulare, per trasmettere il codice genetico alle cellule figlie.

Uno studio pubblicato sulla rivista Molecular Cell e finanziato anche da AIRC ha dimostrato, per la prima volta, che nel corso del processo di duplicazione del DNA, a causa di un errore della DNA polimerasi (l'enzima che presiede alla duplicazione), può capitare che residui di RNA "entrino" nel DNA, stravolgendone la normale identità chimica e bloccando il corretto processo di duplicazione.

In realtà, dal punto di vista chimico, DNA e RNA differiscono solo per il tipo di zucchero che contengono. Il DNA è costituito da nucleotidi contenenti il deossiribosio, i nucleotidi dell'RNA contengono il ribosio. La differenza tra i due zuccheri è rappresentata soltanto dalla presenza di un atomo di ossigeno in più nel ribosio. Eppure, l'accumulo del ribosio dell'RNA nel DNA provoca instabilità e danni che, se non riparati, possono portare alla morte cellulare.

A fronteggiare questo rischio interviene l'enzima RNasi H, la prima sentinella che agisce per eliminare la contaminazione. I ricercatori hanno scoperto che, se la cellula è priva di RNasi H, o se questo non funziona correttamente a causa di mutazioni, esiste un secondo livello di salvaguardia, che consente alla cellula di completare la duplicazione del DNA anche se contiene residui di RNA. Entra in campo infatti una diversa e speciale DNA polimerasi, che riesce a oltrepassare l'ostacolo costituito dal residuo di RNA.

Tuttavia, anche se la cellula riesce a sopravvivere grazie a questo secondo ed ulteriore meccanismo, il DNA genomico non viene ripulito dai residui di RNA, che provocano comunque instabilità dei cromosomi e danneggiamento cellulare. In assenza di entrambi i processi riparativi la cellula va incontro a morte.

I risultati dello studio hanno implicazioni importanti per lo sviluppo di nuove strategie per la terapia dei tumori, spesso associati a danni nella replicazione del DNA.