Telomeri: alterare il meccanismo dell'invecchiamento cellulare

13 September 2013

Studiando i processi che si verificano alle estremità dei cromosomi, un team di ricercatori di Heidelberg ha svelato un meccanismo importante che ci fa capire meglio l'invecchiamento cellulare.

Gli scienziati si sono concentrati sulla lunghezza delle estremità cromosomiche, i cosiddetti telomeri, che possono essere manipolati sperimentalmente. La loro ricerca, condotta al Centro di Biologia Molecolare della Heidelberg University (ZMBH), consente di usare nuovi approcci per lo sviluppo di terapie contro le perdite di tessuto e i cedimenti degli organi associati alla senescenza (l'invecchiamento cellulare).

I risultati della ricerca possono essere rilevanti per anche il trattamento del cancro e sono stati pubblicati di recente sulla rivista Nature Structural & Molecular Biology.

Ogni cellula contiene una serie di cromosomi dove la grande maggioranza delle informazioni genetiche sono memorizzate in forma di DNA. Queste informazioni devono essere protette per garantire il corretto funzionamento della cellula. Per questo obiettivo, le estremità stesse dei cromosomi, i telomeri, hanno un ruolo importante nel proteggere il DNA cromosomico dalla degradazione. "Possiamo immaginare che i telomeri siano come i fermi in plastica alle estremità dei lacci delle scarpe. Senza di loro, le estremità dei lacci si consumano e alla fine l'intero laccio non funziona correttamente", spiega il dottor Brian Luke. Il suo gruppo di ricerca al ZMBH é concentrato principalmente sul modo in cui i telomeri proteggono il DNA.

La comunità scientifica sa bene che i telomeri si accorciano ogni volta che una cellula si divide e alla fine diventano così corti che non possono più proteggere i cromosomi. Il cromosoma non protetto finisce per inviare segnali che impediscono alla cellula di dividersi ulteriormente, uno stato denominato "senescenza". Le cellule diventano senescenti più spesso con l'età, contribuendo alla perdita di tessuto e al cedimento degli organi. "In alcune malattie, i pazienti hanno telomeri molto corti già alla nascita e di conseguenza sperimentano gravi perdite di tessuto e disfunzioni di organi in età precoce", dice lo scienziato di Heidelberg.

Il gruppo di ricerca guidato dal Dr. Luke ha ora scoperto che l'attivazione o lo spegnimento della trascrizione dei telomeri possono avere effetti drastici sulla loro lunghezza. La trascrizione è il processo di produzione di una molecola di RNA dal DNA. Solo recentemente si é dimostrato che avviene nei telomeri, ma il significato funzionale di questa scoperta è rimasto un mistero. I biologi molecolari Bettina Balk e André Maicher sono ora riusciti a dimostrare che l'RNA stesso è il regolatore chiave che guida i cambiamenti della lunghezza dei telomeri, soprattutto quando si attacca al DNA telomerico per produrre una cosiddetta "molecola ibrida RNA-DNA".

"Abbiamo cambiato sperimentalmente la quantità di ibridi RNA-DNA alle estremità dei cromosomi. Possiamo perciò o accelerare o diminuire il tasso di senescenza cellulare influenzando direttamente la lunghezza dei telomeri", spiega Bettina Balk. Secondo André Maicher, questo potrebbe essere un primo passo verso terapie centrate sui telomeri contro la perdita di tessuti o i cedimenti di organi. Per quanto riguarda le malattie, resta da stabilire se, alterando i ritmi di trascrizione dei telomeri, si può effettivamente migliorare lo stato di salute.

Questo approccio è importante anche per le cellule tumorali, che non sono senescenti e sono quindi considerate immortali. "Il controllo della lunghezza dei telomeri, basata sulla trascrizione, può quindi valere anche per il trattamento del cancro", sottolinea il Dott. Luke.

Il gruppo di ricerca del Dr. Luke fa parte del Research Network Aging (NAR) all'Università di Heidelberg e riceve finanziamenti dal Baden-Württemberg Stiftung. Ulteriori finanziamenti provengono dalla German Research Foundation, nel quadro del Collaborative Research Centre “Cellular Surveillance and Damage Response” della Heidelberg University.

Fonte: Heidelberg, Universität.

Riferimenti: Bettina Balk, André Maicher, Martina Dees, Julia Klermund, Sarah Luke-Glaser, Katharina Bender, Brian Luke. Telomeric RNA-DNA hybrids affect telomere-length dynamics and senescence. Nature Structural & Molecular Biology, 2013; DOI: 10.1038/nsmb.2662

Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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