Enzima ancestrale facilita riparazione DNA e migliora invecchiamento

21 November 2013

Il corpo umano produce ogni giorno nuove cellule per rigenerare i tessuti e riparare quelli che hanno subito un danno. Ogni volta che questo accade, le cellule fanno delle copie del loro DNA che passano alle cellule figlie risultanti.

Questo processo di copiatura del DNA, chiamato anche 'replica', è molto delicato, dato che può generare gravi alterazioni nel DNA, associate a trasformazioni maligne o all'invecchiamento.

I ricercatori del Centro Nazionale Spagnolo per la Ricerca sul Cancro (CNIO), guidati da Juan Méndez, capo del DNA Replication Group, insieme a Luis Blanco, del Severo Ochoa Molecular Biology Centre (CBM-CSIC), hanno scoperto che un nuovo enzima umano, la proteina PrimPol, è capace di riconoscere le lesioni del DNA e facilitarne la riparazione durante il processo di copiatura del DNA, evitando così danni irreversibili e letali alle cellule e quindi all'organismo.

I risultati sono pubblicati nell'edizione online della rivista Nature Structural and Molecular Biology. Questo studio rappresenta la continuazione di un precedente studio, pubblicato recentemente dagli stessi ricercatori sulla rivista Molecular Cell, in cui hanno descritto l'esistenza e le proprietà biochimiche dell'enzima PrimPol.

Il DNA che risiede nel nucleo delle cellule è il portatore dei geni, i manuali di istruzioni che determinano il funzionamento della cellula. "La struttura del DNA è molto stabile, tranne che durante la replica, che normalmente richiede circa otto ore nelle cellule umane; durante quel periodo diventa più fragile e può rompersi", dice Méndez. Queste otto ore sono quindi fondamentali per le cellule: esse devono garantire la fedeltà della copiatura del DNA, e se vengono rilevati errori o il DNA è danneggiato, devono ripararlo nel modo più efficiente possibile.

I polimerasi del DNA sono gli enzimi responsabili della sintesi del nuovo DNA. "Quando una polimerasi del DNA trova un ostacolo nel DNA [un'alterazione chimica introdotta dalla radiazione solare ultravioletta, per esempio], la copia viene interrotta e il processo si arresta finché l'errore è riparato. Questa interruzione può provocare rotture nel DNA, traslocazioni di frammenti da alcuni cromosomi agli altri, e può anche causare la morte delle cellule o una trasformazione maligna", dice Méndez.

La ricerca condotta da CNIO e CSIC dimostra che l'enzima PrimPol impedisce che il processo di copia sia interrotto quando c'è un danno: riconosce le lesioni e le salta, e vengono riparate quando la copia è terminata.

In termini evolutivi, il PrimPol è un enzima molto vecchio, e sono state trovate proteine simili negli archeobatteri, una delle prime forme di vita che popolavano la Terra. "Milioni di anni fa, le condizioni di vita erano più difficili [elevata salinità, temperature estreme, ecc], così il PrimPol si è probabilmente adattato a sintetizzare il DNA in queste condizioni che favoriscono i danni", dice Méndez, aggiungendo che: "in compenso, questi polimerasi primitivi del DNA sono meno precisi rispetto ai sistemi di copiatura più evoluti e possono introdurre mutazioni".

Gli scienziati prevedono che questo aumento di mutazioni può aver avuto un ruolo chiave nell'evoluzione dei genomi, oltre ad avere un impatto sull'invecchiamento delle cellule e sullo sviluppo del cancro. Dopo aver identificato e caratterizzato questa nuova proteina negli esseri umani, i ricercatori ci dicono che stanno già studiando il suo ruolo nello sviluppo delle malattie.

Fonte: Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas (CNIO), via EurekAlert!.

Riferimenti: Silvana Mourón, Sara Rodriguez-Acebes, María I Martínez-Jiménez, Sara García-Gómez, Sandra Chocrón, Luis Blanco, Juan Méndez. Repriming of DNA synthesis at stalled replication forks by human PrimPol. Nature Structural & Molecular Biology, 2013; DOI: 10.1038/nsmb.2719

Pubblicato in eurekalert.org (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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