SCOPERTO DNA A QUADRUPLA ELICA NELLE CELLULE UMANE

23 Gen 2013 19:46

 Questo febbraio compirà sessant’anni quella che è sicuramente una delle conquiste più importanti della Biologia e di tutta la Scienza: la scoperta della struttura del DNA. 

“Vorremmo proporre una struttura radicalmente diversa per il DNA. Questa struttura ha due catene elicoidali, ognuna avvolta intorno al proprio asse”.

Con queste parole, due mesi dopo, il 25 Aprile del 1953, sulla rivista Nature gli scienziati James Watson e Francis Crick, grazie anche al lavoro di Rosalinde Franklin che aveva fotografato ai raggi X la struttura del DNA, annunciarono al mondo la loro scoperta, la “struttura a doppia elica”, aprendo una nuova era. 

A distanza di tutti questi anni, uno studio ha provato l’esistenza nelle cellule umane di DNA anche a quadrupla elica, fissando un’altra pietra miliare nelle scoperte scientifiche. 

Lo studio è stato finanziato dal Cancer Research UK e pubblicato su Nature Chemistry col titolo Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells-published online 20 January 2013. 

Finora i DNA quadrupli sono stati ottenuti solo in vitro aumentando le quantità di guanina (una delle basi azotate che formano il DNA), avente capacità leganti che permettono la formazione di strutture a quattro eliche.

I telomeri, come anche parti del genoma che regolano geni coinvolti nei tumori, sono ricchi di guanina (G) e quindi  probabili candidati nella formazione di strutture G-Quadruplex che comprende quattro guanine tenute insieme da un particolare tipo di legame idrogeno per formare una struttura compatta quadrata che interrompe l’elica del DNA. 

La scoperta di questi G-Quadruplex, individuati per la prima volta  in vivo, si deve a ricercatori dell’Università di Cambridge, guidati da Shankar Balasubramanian e dall’italiana Giulia Biffi, che grazie alla sintesi in laboratorio di particolari anticorpi fluorescenti capaci di legarsi solamente a queste particolari strutture, ne hanno scoperto l’esistenza nelle cellule umane ed in particolare nelle cellule tumorali. Quando questi anticorpi vengono incubati con le cellule umane in coltura, si associano a diversi siti nei cromosomi, un quarto circa dei quali solo a livello dei telomeri.

Testandoli sulle cellule di alcuni tumori (ad es. osteosarcoma e cancro della cervice), è emerso che tali strutture sono più numerose negli istanti in cui il DNA si replica, prima della divisione cellulare. «Anche nelle cellule normali si formano – sottolinea la ricercatrice – ma le cellule tumorali replicano continuamente e quindi se i quadruplex sono importanti durante la replicazione del DNA potrebbero avere effetti più rilevanti nelle cellule tumorali. Già in studi precedenti si è visto che si possono usare piccole molecole sintetizzate per “traghettare” queste strutture con un effetto anti-proliferativo sulla cellula». «La conferma dell’esistenza della quadrupla elica nel genoma umano costringerà i genetisti a un superlavoro – sottolinea Carlo Alberto Redi, biologo dell’università di Pavia – ora sarà più facile capire come si forma la vita».

Si è  scoperto che i G-Quadruplex si formano nella fase S della divisione cellulare quando  il DNA nel nucleo si duplica, prima della mitosi; ciò apre prospettive interessanti poichè è proprio in questa  delicata fase che le cellule normali possono diventare tumorali.

 “La ricerca dimostra la possibilità di sfruttare queste inusuali strutture di DNA per sconfiggere il cancro, e la prossima fase sarà quella di scoprire come utilizzarle come bersaglio nelle cellule tumorali” spiega Julie Sharp del Cancer Research UK.

“Per quanto ci riguarda – spiega Balasubramanian – quanto scoperto supporta in modo solido l’opportunità di percorrere una nuova strada: utilizzare questo DNA come bersaglio per i trattamenti personalizzati del futuro”. La ricerca ha  dimostrato che se si usa un inibitore per bloccare la replicazione del DNA i livelli di G-Quadruplex diminuiscono e che i geni troppo attivi che hanno alti livelli di eliche quadruple sono più vulnerabili alle interferenze esterne, comprese quelle dei farmaci.

E aggiunge: “intrappolando con molecole sintetiche queste strutture di DNA quadruplex, riusciamo a sequestrarle e a stabilizzarle”, interferendo con il processo di replicazione cellulare.

“I dati supportano l’idea che alcuni geni del cancro possono essere ‘disturbati’ con piccole molecole studiate per legarsi a specifiche sequenze di DNA”, continua  Balasubramanian. “Le strutture che abbiamo finalmente osservato potrebbero essere la chiave per inibire selettivamente la sola proliferazione delle cellule malate. E adesso, avere capito che queste particolari sequenza da colpire potrebbero essere le quadruple eliche è una prospettiva eccitante. Ed è per questo che la prova della loro esistenza è così importante”.