In una prima mondiale, i ricercatori australiani hanno identificato una nuova struttura del DNA – chiamata i-motif – all’interno delle cellule. Un “nodo” intrecciato di DNA, l’i-motif non è mai stato visto direttamente nelle cellule viventi. Le nuove scoperte, dal Garvan Institute of Medical Research, sono state pubblicate oggi sulla rivista Nature Chemistry. Nel profondo delle cellule del nostro corpo si trova il nostro DNA. Le informazioni nel codice del DNA – tutte le 6 miliardi di lettere A, C, G e T – forniscono istruzioni precise su come sono costruiti i nostri corpi e su come funzionano. L’iconica forma a “doppia elica” del DNA ha catturato l’immaginazione pubblica dal 1953, quando James Watson e Francis Crick hanno scoperto la struttura del DNA. Tuttavia, è ormai noto che brevi tratti di DNA possono esistere in altre forme, almeno in vitro, e gli scienziati sospettano che queste diverse forme potrebbero svolgere un ruolo importante su come e quando il codice del DNA venga letto.
La nuova forma sembra completamente diversa dalla doppia elica del DNA a doppio filamento. “Quando la maggior parte di noi pensa al DNA, pensiamo alla doppia elica”, afferma il professore associato Daniel Christ (responsabile del Laboratorio di Anticorpi Terapeutici, Garvan) che ha co-diretto la ricerca. “Questa nuova ricerca ci ricorda che esistono strutture del DNA completamente diverse – e potrebbe essere importante per le nostre cellule”. “L’i-motif è un” nodo “di DNA a quattro fili”, afferma il professore associato Marcel Dinger (Head, Kinghorn Center for Clinical Genomics, Garvan), che ha co-diretto la ricerca con il Prof Christ. “Nella struttura a nodo, le lettere C sullo stesso filamento di DNA si legano l’una all’altra – quindi questo è molto diverso da una doppia elica, dove” lettere “su fili opposti si riconoscono l’un l’altro, e dove le C si legano alle G”. Sebbene i ricercatori abbiano già visto l’i-motif in passato e lo abbiano studiato in dettaglio, è stato solo osservato in vitro, cioè in condizioni artificiali in laboratorio e non all’interno delle cellule.
In effetti, gli scienziati sul campo hanno discusso se i “nodi” di i-motif esistessero affatto all’interno degli esseri viventi – una questione risolta dalle nuove scoperte. Per rilevare gli i-motifs all’interno delle cellule, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo strumento preciso – un frammento di una molecola di anticorpo – che potrebbe specificamente riconoscere e legarsi a i-motivi con un’affinità molto elevata. Fino ad ora, la mancanza di un anticorpo specifico per i-motifs ha seriamente ostacolato la comprensione del loro ruolo. Fondamentalmente, il frammento di anticorpo non ha rilevato il DNA in forma elicoidale, né ha riconosciuto le “strutture G-quadruplex” (una disposizione strutturalmente simile del DNA a quattro filamenti). Con il nuovo strumento, i ricercatori hanno scoperto la posizione di “i-motifs” in una serie di linee di cellule umane. Usando tecniche di fluorescenza per individuare dove si trovavano gli i-motifs, hanno identificato numerose macchie di verde all’interno del nucleo, che indicano la posizione di i-motifs.
Il Dr Zeraati e il Dr. Christ spiegano: “Ciò che ci ha eccitato di più è che abbiamo potuto vedere le macchie verdi – i-motivi – apparire e scomparire nel tempo, quindi sappiamo che si stanno formando, dissolvendo e formando di nuovo. -motifs si formano per lo più in un punto particolare del “ciclo vitale” della cellula – la fase finale del G1, quando il DNA viene attivamente “letto”. Abbiamo anche visto che gli i-motifs appaiono in alcune regioni promoters (aree del DNA che controllano se i geni sono attivati o disattivati) e nei telomeri, “sezioni terminali” dei cromosomi che sono importanti nel processo di invecchiamento. Sembra probabile che siano lì per aiutare a attivare o disattivare i geni e per influenzare se un gene è attivamente letto o no. Inoltre, la loro natura transitoria spiega perché sono stati così difficili da rintracciare nelle cellule fino ad ora. E ‘eccitante scoprire una nuova forma di DNA nelle cellule, e questi risultati prepareranno il terreno per una spinta completamente nuova capire a cosa serve veramente questa nuova forma del DNA e se avrà un impatto su salute e malattie”.
a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Zeraati M et al. Christ D. Nat Chem. 2018 Apr 23.
Panczyk T, Wolski P. Biophys Chem. 2018 Jun; 237:22-30.
Bachurin SS et al. Biophys Chem. 2018 Apr; 235:19-28.
Dvoráková Z et al. Nucleic Acids Res. 2018 Feb;46(4):1624.