Scoperto DNA a quadrupla elica nelle cellule umane

CAMBRIDGE – Al sessantesimo anniversario dalla scoperta della doppia elica del DNA ad opera di Watson e Crick, i ricercatori di Cambridge hanno pubblicato un articolo in cui si dimostra l’esistenza del DNA a quattro eliche anche nelle cellule umane. Fino ad oggi era considerata sintetizzabile solo in laboratorio; è stata individuata per la prima volta nelle cellule tumorali e potrebbe giocare un ruolo importante nelle terapie tumorali.

Il DNA contiene il nostro patrimonio genetico. La cosiddetta doppia elica deriva dal fatto che i filamenti che contengono gli acidi nuclei (A,G,C,T) sono due, avvolti in una spirale. DNA quadrupli – ossia costituiti non da due, ma da quattro filamenti – sono stati ottenuti in laboratorio attraverso un aumento della quantità di guanina, uno dei quattro acidi nucleici (G) che dimostra di avere notevoli capacità leganti al punto da formare una struttura quadrupla. Per questo motivo il DNA a quadrupla elica è nota nella comunità scientifica come “G-Quadruplex”: siamo di fronte ad un DNA che non ha un’elica ma una sorta di elica al quadrato.

In natura questa struttura è stata individuata per la prima volta all’interno dei nuclei delle cellule più studiate della medicina, le cellule dei tumori. La scoperta, appena pubblicata su Nature Chemistry, è opera di un’équipe dell’Università di Cambridge guidata da Shankar Balasubramanian e da Giulia Biffi.

Una struttura senza funzione?Da ben dieci anni la scoperta di questo tipo di codice genetico è un’utopia. Dal momento che non era ancora chiara la sua esatta funzione biologica, sovente gli scienziati l’hanno descritta come una struttura ancora in cerca di una precisa funzione.  I ricercatori di Cambridge hanno identificato la sua presenza nelle cellule tumorali utilizzando un anticorpo sintetizzato in laboratorio per attaccare solamente i G-Quadruplex. Poiché queste strutture quadruple sono altamente instabili, per evitare di farle decadere nella struttura-base a doppia elica sono state rattate con una molecola ad hoc. Questa molecola ha la peculiarità di mantenere il G-Quadruplex in una condizione stabile, impedendo di sciogliersi.

È stato così possibile scoprire che il DNA quadruplo si forma soprattutto nella fase S nella divisione cellulare, quando cioè all’interno del nucleo avviene la replicazione del DNA appena prima della mitosi. Una scoperta significativa dato che le cellule normali diventano cancerose proprio durante questa fase, quando qualcosa nella replicazione della doppia elica si inceppa e le nuove cellule prodotte dalla mitosi ereditano questo errore di trascrizione.

“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”, commenta Julie Sharp del centro Cancer Research UK, il principale finanziatore della ricerca.

Una nuova frontiera nella cura dei tumori? Gli scienziati sono convinti che il DNA quadruplo esista anche all’interno delle cellule sane ma ritengono che la sua presenza nelle cellule tumorali non sia casuale. Secondo Shankar Balasubramanian è probabile che tali strutture entrino in azione sotto la spinta di mutazioni genetiche all’interno di cellule pre-tumorali o tumorali.

La generazione di anticorpi in grado di legarsi ad aree precise del genoma umano potrebbe consentire di utilizzarle come “bersaglio” per colpire le cellule tumorali, ossia gli oncogeni responsabili della moltiplicazione del DNA mutato. Giulia Biffi è stata la responsabile della produzione dell’anticorpo utilizzato per evidenziare i G-Quadruplex all’interno delle cellule. Se un inibitore viene utilizzato per bloccare la replicazione del DNA, i livelli di G-Quadruplex scendono; su queste premesse l’articolo ha dimostrato la duttilità del DNA, una caratteristica che lascia ben sperare per la creazione di molecole sintetiche o di altri trattamenti capaci di distruggere le cellule tumorali.