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7 marzo, 2020

Il fiore del Dna per sconfiggere il cancro

Dal fiore del Dna potrebbe arrivare una rilevante risposta per la cura del cancro. Un codice tridimensionale inedito del Dna ed una proteina che funge da sentinella, chiamata allarmina, sarebbe in grado di difenderlo dagli stress meccanici che si verificano nel corso della replicazione cellulare. Il Dna dunque non sarebbe solo una doppia elica ma un vero e proprio “fiore” con tanto di spine e petali che formano una struttura in grado di imitare la natura nella sua funzione protettiva. Con lo scopo di impedire quelle mutazioni che sono all'origine del cancro. La scoperta è arrivata da un gruppo di scienziati guidati da Marco Foiani dell' Istituto Firc di oncologia molecolare (Ifom) e dell'università degli Studi di Milano. La ricerca, pubblicata su Nature, è stata sostenuta dalla Fondazione Airc (Associazione italiana per la ricerca sul cancro). La ricerca condotta da  Foiani è stata infatti possibile soprattutto grazie ai generosi finanziamenti della Fondazione. Al momento della replicazione, il DNA della cellula madre, avvolto su se stesso svariate volte, si sdoppia affinché le cellule figlie possano ereditare l'intero corredo genetico e, per riuscire a farlo, ha bisogno di essere disteso e poi riavvolto. In questa fase delicata la doppia elica è sottoposta a plurime torsioni che provocano cambiamenti di forma e l’apertura dell’elica stessa. La stabilità del nostro DNA di conseguenza è costantemente messa alla prova da stress torsionali e meccanici che possono danneggiare i cromosomi e causare la perdita di materiale genetico, predisponendo pertanto all’insorgenza tumorale.

«Grazie all’applicazione di sofisticati modelli computazionali e matematici abbiamo individuato un codice, un linguaggio non studiato della topologia del DNA, che coordina una serie di processi cellulari cruciali durante la replicazione dei cromosomi – ha spiegato Marco Foiani[1], Direttore Scientifico di IFOM e Professore di Biologia Molecolare dell'Università degli Studi di Milano - l’importanza degli attorcigliamenti del DNA e quindi dello stress meccanico che il DNA subisce durante le torsioni fisiologiche nel processo replicativo – prosegue Foiani – erano già stati intuiti nel passato, ma dagli anni '90 l’attenzione si è focalizzata prevalentemente sul sequenziamento del genoma umano, nella convinzione che questo sarebbe stato sufficiente e risolutivo per individuare soluzioni terapeutiche contro patologie come il cancro. Il sequenziamento è stato essenziale, ma ora abbiamo scoperto che esistono nuovi importanti livelli di organizzazione del DNA».

Secondo gli autori, questo studio produce un grande passo in avanti nel comprendere il codice della vita, cercando di spiegare le basi molecolari dei processi di riparazione e duplicazione del Dna e del meccanismo di protezione dal tumore. Si intravede dunque la possibilità di sviluppare cure complementari a quelle esistenti con l'obiettivo di ridurne la tossicità ed aumentarne l'efficacia.

«Abbiamo portato avanti la nostra indagine sull’instabilità genomica e sugli aspetti meccanici del DNA – ha osservato Yathish Achar, primo autore dell’articolo – e ora, grazie a un approccio combinato, siamo riusciti a ricostruire la forma che assume dinamicamente il DNA in questo processo».

Cerchiamo di capire meglio il motivo per cui si parla di fiore. Lungo il Dna si producono alcuni attorcigliamenti che vanno a formare una specie di corolla di petali di un fiore: al loro interno scatta la protezione della sequenza di materiale genetico. Proprio alla base dei petali, il Dna prende una forma cruciforme, simile alle spine che possono essere attaccate rischiando di danneggiare il  materiale genetico. Cosa fa dunque la cellula? Cerca di proteggerle tramite la proteina HMGB1, chiamata, nomen omen, allarmina. «Ho scoperto che l’allarmina protegge le strutture cruciformi alla fine degli anni '80  - aggiunge Marco Emilio Bianchi[2],  capo dell'Unità di Dinamica della cromatina IRCCS Ospedale San Raffaele e docente l’Università Vita-Salute San Raffaele – quando ero un giovane ricercatore. Ho continuato a studiare questa proteina, e le ho dato il nome allarmina, perché è anche coinvolta nella segnalazione del malessere di singole cellule al resto dell’organismo». Foiani e Bianchi si erano ritrovati vent'anni fa  nello stesso laboratorio all’Università degli Studi di Milano. Il dato da rimarcare, secondo Foiani, è quello di aver “ritrovato” l’allarmina in questa ricerca, individuando un suo ruolo specifico in un codice finora inedito.

Dr. Alfio Garrotto