Presto conosceremo i segreti della riparazione del DNA
Elemento principale dei cromosomi all'interno del nucleo cellulare, il DNA svolge un ruolo essenziale nella determinazione dei tratti ereditari. L'acido desossiribonucleico è fortemente influenzato dagli agenti mutageni, la cui azione può manifestarsi in modi diversi, alterando la struttura del DNA nei geni, interferendo con il sistema di codificazione, oppure causando danni cromosomici. Gli agenti che promuovono mutazioni del DNA possono essere chimici, oppure fisici, come i raggi UV. In presenza di lesioni, come ad esempio la sindrome di Cockayne (CS), le cellule sono molto sensibili ai mutageni e incapaci di riparare i danni inibendo la sintesi dell'RNA. Tenendo conto della cinetica di riparazione, la responsabilità della difficoltà di trascrizione nelle cellule affette da CS veniva attribuita all'avvio difettoso del meccanismo di trascrizione, a seguito di induzione di danni nel DNA. In altri termini, si pensava che il DNA danneggiato ritardasse l'inizio della trascrizione, impedendo così la riparazione della cellula. I ricercatori partecipanti al progetto hanno sperimentato quest'ipotesi studiando gli effetti dell'irradiazione ultravioletta sul processo di trascrizione. Utilizzando un sistema di trascrizione in vitro, i ricercatori sono riusciti a separare la fase di avvio della trascrizione dagli effetti successivi. Poiché la cinetica della trascrizione negli estratti nucleari è simile a quella delle cellule integre, gli scienziati hanno studiato gli estratti nucleari sottoposti a raggi UV, provenienti sia da cellule umane normali che affette da CS, al fine di osservare l'attività di trascrizione. Un'ora dopo l'esposizione ai raggi UV, le cellule normali presentavano una diminuzione dell'attività di trascrizione, ma a distanza di 6 ore dall'esposizione l'attività risultava completamente ripristinata. Al contrario, gli estratti delle cellule CS (danneggiate) presentavano, dopo l'esposizione ai raggi UV, una riduzione permanente della loro attività di trascrizione. Questa riduzione, inoltre, era accompagnata da una forte diminuzione di una forma di RNA polimerasi II, utilizzata nel complesso d'inizio. Questi risultati dimostrano che l'inibizione della trascrizione provocata dai raggi UV comporta sia la repressione dell'inizio della trascrizione, che l'effetto di fosforilazione dell'RNA polimerasi II nell'attività di inizio della trascrizione. Ciò significa che il blocco dell'inizio della trascrizione costituisce uno dei fattori di inibizione del processo di riparazione. Inoltre, l'ipofosforilazione dell'RNA polimerasi II, a seguito di un danno del DNA sembra costituire l'elemento essenziale per il ripristino dell'inizio dell'attività di trascrizione. Per il momento, resta ancora da stabilire se le proteine CS siano necessarie nel processo. Per i loro esperimenti, i ricercatori si sono avvalsi di una nuova tecnica di irraggiamento locale di raggi UV, unita ad una marcatura di anticorpi fluorescenti, al fine di studiare l'assemblaggio della NER (Nucleotide Excision Repair - Riparazione mediante asportazione del nucleotide), in cellule umane normali e con difetti di riparazione (xeroderma pigmentosum). Gli scienziati hanno identificato il principale fattore della NER nel meccanismo di reazione per il reclutamento di tutti i fattori successivi per il processo di riparazione, compresi i fattori della riparazione della trascrizione. Infine, queste scoperte hanno permesso di approfondire l'ipotesi di un assemblaggio sequenziale delle proteine di riparazione nel sito danneggiato. I risultati del progetto offrono una vasta gamma di applicazioni nel campo delle biotecnologie, soprattutto nel settore dell'ingegneria genetica e proteica. Una migliore comprensione del micro-universo delle cellule può contribuire significativamente all'elaborazione e all'applicazione di nuovi trattamenti per malattie incurabili come il cancro.
