Riparare il dna: una rivoluzione per il futuro?

Ogni giorno in ogni cellula del nostro organismo si verificano almeno 20mila “piccole lesioni” del Dna causate dell’azione dei raggi ultravioletti, dalle radiazioni ionizzanti, dallo stress ossidativo, dalle sostanze nocive e da altre ragioni. Le lesioni alle eliche del Dna producono delle mutazioni e provocano patologie molto gravi come il morbo di Alzheimer, la sindrome di Louis-Bar e il cancro. In giugno un team di ricercatori dell’Mgu, sotto la direzione del professor Vasily Studitsky e in collaborazione con i colleghi del Fox chase cancer center della Temple University di Philadelphia, ha scoperto un nuovo meccanismo di riparazione del Dna che in futuro, secondo gli scienziati, potrebbe trattare e prevenire varie patologie.

Un “enzima particolare”: che cosa riparerà l’area danneggiata?

Non si sa come sarebbe la nostra vita se alle lesioni continue delle strutture del Dna non reagisse un intero complesso di proteine e molecole recettoriali dell’organismo in grado di individuarle e valutare le possibilità di ripararle ricongiungendo i filamenti lesionati.

Questa scoperta si deve al lavoro di Svetlana Khoronenko, ricercatrice dell’Università Lomonosv di Mosca, e del professor Grigory Dianov dell’Università di Oxford. Nel 2014 i due scienziati hanno scoperto il meccanismo di riparazione delle molecole nelle aree del Dna libere da proteine.

In molti casi il processo di riparazione avviene grazie a un particolare enzima,  l’Rna polimerasi. Trasferendosi al Dna, l’enzima scansiona e registra i guasti molecolari della molecola, innescando una cascata di reazioni in seguito alle quali l’area danneggiata viene recuperata. Tuttavia, l’enzima “vede” le lesioni solo in una delle due catene del Dna. Fino a tempi recenti non si riusciva a comprendere come potesse avvenire la “riparazione” della seconda catena del Dna.

“Una parte della superficie dell’elica del Dna è nascosta dato che interagisce con speciali proteine, gli istoni. In questo modo il nostro genoma risulta tutto imballato” spiega a Rbth Vasily Studitsky, dottore in Scienze biologiche, e direttore del laboratorio di regolazione della trascrizione e della replicazione presso la Facoltà di Biologia dell’Mgu.

Il team di ricercatori, coordinato da Studitsky, è riuscito a dimostrare che il recupero delle lesioni avviene anche nelle aree interne, “nascoste” dell’elica del Dna. Un articolo che illustra la scoperta è stato pubblicato sulla rivista scientifica Science Advances all’inizio di luglio.

Programmare la “morte” delle cellule danneggiate

Secondo la scoperta dei ricercatori, persino le aree del Dna, collegate agli istoni, si potrebbero “riparare” con l’aiuto dell’Rna polimerasi. E inoltre sarebbero proprio queste proteine ad aiutare l’enzima a individuare le lesioni.

Mediante gli istoni vengono a formarsi speciali procarioti del Dna. L’Rna polimerasi può trasferirsi su di essi. Stabilendosi accanto alle aree lesionate, “scatena il panico” e innesca una cascata di reazioni che avvia il “lavoro di recupero”. Inoltre la possibilità di legare il Dna agli istoni – in forma di nodi – aiuta a individuare le lesioni. A detta dei ricercatori,  la forma del nodo o la struttura del Dna nel nodo muta in presenza di lesioni.

Durante gli esperimenti i ricercatori hanno prodotto delle lesioni in determinate aree del Dna mediante l’aiuto di speciali enzimi, tra cui il periossido di idrogeno. E in tal modo hanno potuto esaminare l’influenza dei nodi sulla velocità di movimento dell’Rna polimerasi. Si è scoperto così che era possibile programmare il processo di formazione di nodi. In futuro ciò potrebbe risultare utile nel trattamento e nella prevenzione di varie patologie provocate dalle lesioni del Dna.

 “Se si riusciranno a rafforzare i contatti del Dna con gli istoni, potenziando l’attività di formazione dei nodi e le possibilità di riparazione, diminuirà il rischio di patologie. Mentre se si destabilizzano tali contatti, grazie a speciali sistemi di assunzione di farmaci nanotrasportatori, diventerà possibile programmare la morte delle cellule lesionate e curare e prevenire i tumori”, spiega Vasily Studitsky.

Nel frattempo gli scienziati dovranno dimostrare la loro ipotesi. È possibile che il processo si riveli assai più complesso e che nel Dna si possano formare subito diversi tipi di nodi. Ma per capirlo è necessario descrivere la struttura del nodo, tracciare il meccanismo di recupero del Dna e anche individuare quali tipologie di lesioni alle strutture del Dna possano essere riparate grazie a questo meccanismo.

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