La metilazione sulla lettera C del DNA (citosina) generalmente spegne i geni ed è una parte importante della regolazione epigenetica, un modo per le cellule di cambiare il modo in cui il codice del DNA viene letto senza alterare le lettere del DNA stesso. La metilazione descrive un marchio costituito da un atomo di carbonio in più e tre atomi di idrogeno: -CH3. Cosa succede se la metilazione appare sull’adenina? Nei batteri, la N6-metilenina fa parte di come si difendono dall’invasione dei fagi (virus che infettano i batteri). La stessa modifica è stata recentemente identificata come presente nel DNA di insetti e mammiferi, ma questa fioritura epigenetica è in attesa di una spiegazione completa della sua funzione. Tanto per cominciare, avere questo extra-CH3 che sporge dal DNA potrebbe intralciare le proteine che legano il DNA e dirigono l’attività dei geni. Per la metilazione C, gli scienziati sanno molto sugli enzimi che lo afferrano, aggiungono o cancellano. Per la metilazione A, meno è noto. Con i progressi della genomica, gli scienziati stanno scoprendo ulteriori componenti dell’alfabeto del DNA negli animali. Queste inusuali modifiche chimiche del DNA hanno un significato speciale, o sono solo segni che le macchine cellulari stiano commettendo errori?
I genetisti della Emory University School of Medicine guidati da Peng Jin, PhD hanno studiato una modifica del DNA che non è ben compresa negli animali: la metilazione della lettera del DNA A (adenina). Hanno scoperto che sembra più nel cervello in condizioni di stress e possono avere un ruolo nei disturbi neuropsichiatrici. I risultati sono previsti per la pubblicazione in Nature Communications. Il Dott. Jin, vicepresidente della ricerca del Dipartimento di genetica umana, afferma: “Abbiamo scoperto che la 6-metilA è dinamica, il che potrebbe suggerire un ruolo funzionale. Detto questo, gli enzimi che riconoscono, aggiungono e cancellano questo tipo di metilazione del DNA è ancora un mistero: sembra che gli enzimi che aggiungono gruppi metilici ad A quando fa parte dell’RNA non siano coinvolti”. Il primo autore Bing Yao, PhD, assistente professore di genetica umana, ha recentemente stabilito il suo laboratorio presso Emory per esaminare queste e altre parti emergenti dell’alfabeto del DNA Nel documento di Nature Communications, Yao, Jin e i loro colleghi hanno esaminato la regione della corteccia prefrontale del cervello in topi sottoposti a stress, in modelli standard per lo studio della depressione (forzato test di nuoto e test di sospensione della coda).
In queste condizioni, l’abbondanza di N6-metiladenina nel DNA delle cellule cerebrali è aumentata di quattro volte, hanno rilevato gli scienziati. La modificazione del DNA è stata rilevata con due tecniche sensibili: cromatografia liquida / spettrometria di massa (LC-MS) e legame con un anticorpo contro la N6-mA. L’abbondanza massima è di circa 25 parti per milione, che non è così elevata, ma sembra essere confinata in alcune regioni del genoma. La modificazione della metil-A tendeva ad apparire più nelle regioni che erano tra i geni ed era per lo più esclusa dalle parti del DNA che codificano le proteine. La perdita di metil-A è correlata a geni che sono sovraregolati dallo stress, suggerendo che qualcosa lo rimuove intorno ai geni attivi. Sembra esserci un “dialogo incrociato” tra la metilazione di A e C. E’ possibile che così come la metilazione delle citosine (molto elevata nella cromatina dei neuroni) serve a mantenere “silenziati” la maggior parte dei geni, la metilazione delle adenine sia una modifica indotta dallo stress psicologico o emotivo cronico; che serva come segnale per invertire il processo e permettere una espressione genica anomala. I geni che portano i cambiamenti da 6 mA indotti da stress si sovrappongono a quelli associati a disturbi neuropsichiatrici; gli scienziati ipotizzano che N6-mA aberranti in risposta allo stress possano contribuire alle malattie neuropsichiatriche attraverso il reclutamento non autorizzato di proteine leganti il DNA. Una domanda che richiede più indagini prima delle risposte.
- a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
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