Scoperte misteriose strutture nel DNA: superato il modello a doppia elica

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Redazione
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Tempo di lettura: 3 minuti

Un gruppo di ricercatori australiani ha scoperto delle misteriose strutture presenti nel DNA. Non più quindi solo la forma doppia elica ma anche altre geometrie che potrebbero rilevare funzioni del DNA fino ad oggi ignorate

Quando pensiamo al DNA non può che venire in mente la classica forma a doppia elica. Dall’inizio di quest’anno tuttavia questa immagine del DNA potrebbe essersi arricchita di nuove forme: un gruppo di scienziati australiani ha scoperto nel DNA di cellule viventi l’esistenza di una specie di treccia o struttura a “nodi intrecciati”, scoperta che è stata poi pubblicata su Nature Chemistry.

Si conferma così che la complessità del codice generico va ben oltre il semplice modello a doppia elica e si arricchisce di intricate strutture simmetriche di cui si ignora ancora la funzione pur comprendendo che tutte queste varie forme molecolari abbiano un ruolo nell’influenzare direttamente la nostra biologia.

“Queste nuove ricerche ci ricordano che esistono strutture di DNA totalmente differenti (a quella a doppia elica) e possono essere altrettanto importanti per le nostre cellule” afferma Daniel Christ, ricercatore del Garvan Institute of Medical Research in Australia e tra gli autori dello studio.

Le nuove strutture del DNA dalla funzione ancora misteriosa

Queste nuove strutture del DNA sono state ribattezzate dallo stesso team di ricerca motivi intercalari o i-motif.

Strutture che per la prima volta erano già state osservate negli anni ’90 da un gruppo di ricercatori francesi, tuttavia le osservazioni erano state effettuate solo in vitro. Oggi grazie al team del dott. Christ sappiamo che gli i-motif sono presenti naturalmente anche nelle cellule umane e ciò significa che queste strutture hanno una funziona biologica.

“Gli i-motif sono costituiti da un nodo a quattro fili del DNA – spiega il genetista Marcel Dinger, co-autore della ricerca – nella struttura a nodi le basi di Citosina (lettera C) sullo stesso filamento di DNA si legano l’una all’altra, seguendo regole molto diverse quindi da quelle della struttura a doppia elica, dove invece a legarsi tra loro sono le “lettere opposte” posizionate su fili opposti che si riconoscono l’un l’altra un po’ come i poli opposti di un magnete, e C [citosina] si lega a G [guanina]”.

Alla ricerca delle altre strutture sconosciute del DNA

Secondo Madhi Zeraati, primo autore dello studio, gli i-motif rappresentano solo una delle numerose strutture del DNA che non hanno forma a doppia elica, si parla già di A-DNA, Z-DNA, triplex-DNA e DNA cruciforme, tutte strutture che possono esistere nelle nostre cellule.

Gli studi sono stati realizzati grazie ad innovative tecniche di immuno fluorescenza e, come ha spiegato o stesso dott. Zeraati “Ciò che ci ha eccitato di più è che abbiamo potuto vedere i punti verdi, gli i-motif, apparire e scomparire nel tempo, quindi sappiamo che si stavano formando, dissolvendo e formando di nuovo”.

Se da un lato sono state scoperte nuove strutture del DNA che vanno ancora indagate per comprenderne la funzione, dall’altro si sono già osservate con attenzione alcune caratteristiche di questi i-motif transitori e si è capito che questi generalmente si formano tardivamente nel “ciclo di vita” di una cellula – specificamente chiamata fase tardiva G1, quando cioè il DNA viene attivamente ‘letto’ .

Quelle porzioni speciali di DNA particolarmente ricche di queste strutture speciali

I ricercatori hanno inoltre osservato come gli i-motif tendano ad apparire in zone specifiche, ossia quelle che sono conosciute come regioni “promotore” (aree del DNA che controllano l’attivazione o la disattivazione dei geni) e nei telomeri, marcatori genetici associati all’invecchiamento.

“Pensiamo che studiano la ragione della formazione e scomparsa degli i-motif si potrà trovare la chiave per capire la loro funzione – spiega Zeraati – sembra infatti probabile che siano lì per aiutare a attivare o disattivare i geni e per influenzare la lettura o meno di un gene.”

Se negli anni ’90 si sperava, con lo Human Genome Project, di comprendere il linguaggio della vita oggi ci stiamo accorgendo che siamo ancora molto lontani da questo risultato. Agli studi sulla genetica si stanno affiancando quelli sull’epigenetica ed ora si stanno affacciando queste nuove ricerche sugli aspetti più morfologico-strutturali del DNA.

“Queste conformazioni alternative del DNA possono essere importanti nelle dinamiche di riconoscimento delle proteine da parte delle sequenze di DNA ed esercitare funzioni di regolazione del DNA stesso. Pertanto, la formazione di queste strutture potrebbe essere di fondamentale importanza affinché la cellula funzioni correttamente e qualsiasi aberrazione in queste strutture potrebbe avere conseguenze patologiche” sottolinea Zeraati.

Fonti:
https://www.nature.com/articles/s41557-018-0046-3
https://www.scimex.org/newsfeed/found-a-new-form-of-dna-in-our-cells
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968089614004064
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8389423
https://www.nature.com/articles/nchem.1548
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