Un team di ricercatori giapponesi ha sviluppato un codice molecolare sintetico per indurre l'attivazione dei geni. Il processo, descritto nel Journal of American Chemical Society, potrebbe portare in futuro a terapie genetiche per una vasta gamma di malattie.
In particolare, il codice potrebbe aiutare a combattere le mutazioni epigenetiche, che cambiano il modo in cui si esprimono i geni e possono avere un ruolo fondamentale nei disturbi neurodegenerativi come il morbo di Parkinson, il morbo di Alzheimer e la sclerosi multipla.
Ganesh Pandian Namasivayam e Hiroshi Sugiyama dell'Institute for Integrated Cell-Material Sciences dell'Università di Kyoto, e i loro colleghi, hanno fabbricato un codice molecolare che imita un processo chiave che accende i geni nel corpo. Il codice punta gli istoni, le proteine responsabili del confezionamento del DNA per adattarlo al nucleo della cellula.
Se si srotolasse il DNA in una singola cella, sarebbe lungo circa due metri. Per adattarsi all'interno delle cellule, il DNA è avvolto strettamente attorno agli istoni. Quando gli istoni subiscono un processo chimico chiamato acetilazione, viene aggiunto un gruppo acetilico su parte della loro struttura. Questo scioglie l'attaccamento del DNA alle proteine, determinando l'attivazione dei geni.
Gli scienziati stanno studiando dei modi per influenzare l'acetilazione degli istoni e manipolare l'attivazione dei geni, ma i metodi attuali hanno i loro limiti. Ad esempio, alcune molecole sintetiche sono facilmente degradate dagli enzimi nel corpo. Altri sono incoerenti nella loro abilità di attivare i geni.
Junichi Taniguchi, il primo autore dello studio, ha sviluppato un programma molecolare che recluta un enzima istone-acetilante nella parte specifica di un filamento di DNA. Il programma, chiamato Bi-PIP, è formato da due componenti: un inibitore del bromodominio, che recluta uno specifico tipo di enzima istone acetiltransferasi; e una molecola sintetica a forma di forcina che riconosce una specifica sequenza di DNA.
Il codice è riuscito a emulare il processo naturale di acetilazione dell'istone e ha portato all'attivazione di un gene specifico associato al sistema nervoso centrale all'interno delle cellule viventi. Tuttavia, i ricercatori osservano che è necessario un ulteriore lavoro per migliorare la selettività genica del Bi-PIP.
Questo lavoro si aggiunge a una libreria di regolatori genetici fatta di piccole molecole che potrebbero costituire la base dell'epigenomica e delle terapie geniche future per trattare i disordini neurodegenerativi multifattoriali (come l'Alzheimer).
Fonte: Kyoto University via Science Daily (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Junichi Taniguchi, Yihong Feng, Ganesh N. Pandian, Fumitaka Hashiya, Takuya Hidaka, Kaori Hashiya, Soyoung Park, Toshikazu Bando, Shinji Ito, Hiroshi Sugiyama. Biomimetic Artificial Epigenetic Code for Targeted Acetylation of Histones. Journal of the American Chemical Society, 2018; DOI: 10.1021/jacs.8b01518
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