Le proprietà particolari di un inconsueto DNA
Normalmente, il DNA è una struttura doppia, costituita cioè da due filamenti. Alcuni degli acidi nucleici dei suoi elementi costitutivi, tuttavia, possono formare strutture inusuali, come quelle che presentano un accumulo della guanina di base, che formano strutture di acido nucleico a quattro filamenti chiamate G-tetradi o G-quadruplex (G4) e posseggono un elevato grado di plasticità rispetto alla normale disposizione a due filamenti. Tra le sue proprietà caratterizzanti vi sono polimorfismo, robustezza e rapidità di ripiegamento, che si traducono in funzioni biologiche importanti per la malattia e l’invecchiamento. I G4 sono abbondanti nei telomeri e negli oncogeni e potrebbero svolgere un ruolo importante nei cicli di vita dei virus. Il progetto SINGLE UNUSUAL DNA (“Single unusual DNA”) ha dimostrato un nuovo tipo di disposizione duplex-quadruplex che permette la formazione senza precedenti di un quadruplex trimolecolare. Utilizzando le pinzette magnetiche, i ricercatori hanno applicato a queste inconsuete strutture di DNA forze dell’ordine dei picoNewton (pN). Dividendo un Newton per un milione hanno infatti derivato un piccolissimo pN di forza in grado di indurre sottili cambiamenti di formazione che rivelano i dettagli della struttura. Applicando il principio secondo il quale la formazione dei G-quadruplex ha bisogno di un catione compatibile, come il sodio (Na+), il team ha aggiunto Na+ per indurre la formazione di tetradi. Variando la quantità di zucchero si è scoperto che le proprietà dei G-quadruplex si basano sulle concentrazioni dell’ambiente, mentre le concentrazioni di ione idrossile inducono effetti specifici sulla posizione. Il team ha scoperto un aspetto importante dal punto di vista applicativo, poiché è riuscito a produrre una struttura con due diversi quadruplex controllando il buffer di incubazione e, di conseguenza, il pH. Questo tipo di struttura può essere trasformata in un gate logico di DNA per lo studio delle singole molecole. Il lavoro condotto dal progetto ha portato a pubblicazioni apparse su riviste prestigiose, tra cui Angewandte Chemie International Edition, Chemical Science e Chemistry - A European Journal ed è stato indicato come nuova scoperta dalla prestigiosa organizzazione Faculty of 1000. Poiché i G4 sono costituenti di strutture importanti dal punto di vista biologico, le loro applicazioni sono destinate ad avere un impatto significativo nel settore medico e della ricerca, ad esempio sulle terapie per il trattamento del cancro e delle malattie croniche legate all’invecchiamento.
Parole chiave
DNA, pinzette magnetiche, guanina, G-tetradi, telomero, cancro