Dna, scoperto il meccanismo dei “nodi” del genoma

Il Dna non è soltanto la celebre doppia elica. All’interno delle cellule è una molecola dinamica, capace di aprirsi, ripiegarsi e assumere forme diverse. In alcune regioni può formare veri e propri “nodi” molecolari, strutture non convenzionali che influenzano il modo in cui le informazioni genetiche vengono lette e utilizzate. A chiarire il meccanismo che ne regola la formazione è uno studio pubblicato su Angewandte Chemie, condotto con il contributo del gruppo coordinato da Claudia Sissi, docente del Dipartimento di Scienze del farmaco dell’Università di Padova.

Due strutture possono coesistere

La ricerca affronta un dibattito aperto da anni nella biologia strutturale del Dna: la possibilità che due particolari strutture non convenzionali possano coesistere nello stesso tratto di Dna. Il nuovo studio dimostra che questa convivenza è possibile e spiega da cosa dipende. Per farlo, le ricercatrici e i ricercatori hanno progettato un modello sperimentale che consente di osservare il comportamento delle due strutture in condizioni controllate e reversibili, più vicine a quelle cellulari rispetto ai sistemi usati finora.
 

Il ruolo dell’equilibrio energetico

«La formazione simultanea di queste strutture non è impedita dal fatto che una ostacoli fisicamente l’altra, ma dall’equilibrio energetico del sistema», spiega Claudia Sissi. «È la stabilità delle diverse forme che il Dna può assumere a determinare se queste strutture si formeranno insieme oppure no».

La scoperta aiuta a comprendere meglio il comportamento del Dna nelle cellule. I nodi molecolari, infatti, possono agire come segnali biologici, favorendo o ostacolando il riconoscimento di specifiche regioni del Dna da parte delle proteine coinvolte nei processi cellulari.
«Non sono semplici curiosità strutturali», sottolinea Sissi. «Possono agire come segnali biologici».

Le implicazioni riguardano anche la salute umana: alcune patologie sono associate alla presenza anomala di sequenze genetiche capaci di formare queste strutture. Alterazioni nel numero o nella distribuzione dei nodi possono modificare il corretto funzionamento della cellula.
 

Nuove prospettive per la ricerca terapeutica

«Questo sistema ci permetterà di studiare molte altre sequenze genomiche e di capire quali proteine riconoscono queste diverse conformazioni del Dna», conclude Calaudia Sissi. «In prospettiva, potrà contribuire all’identificazione di nuovi bersagli terapeutici e allo sviluppo di strategie farmacologiche più mirate».

Lo studio è frutto della collaborazione tra Università di Padova, Cnr di Perugia e Università di Lubiana, integrando competenze in chimica, biofisica e biologia.