Una svolta nei progressi scientifici grazie alle rotture nel DNA
La riparazione delle rotture del singolo filamento (SSBR) è essenziale per la sopravvivenza delle cellule e il mantenimento della stabilità genomica; capire meglio come avviene la SSBR e cosa può impedirla getterà nuova luce sulle basi molecolari di alcune malattie neurodegenerative, ad esempio l'atassia spinocerebellare con neuropatia assonale di tipo 1 (SCAN-1). Lo scopo del progetto SSB Repair ("Molecular analysis of single-strand break repair (SSBR) in human cells"), consiste nello studio dei meccanismi molecolari che avvengono nella riparazione delle rotture del singolo filamento. A tal fine, è stata tentata la messa a punto di un sistema in grado di indurre la rottura del singolo filamento in determinate sedi delle cellule umane, in quanto i ricercatori ritenevano che tale metodo avrebbe consentito un'analisi diretta dell'assemblaggio e del disassemblaggio dei complessi proteici durante la reazione della rottura del singolo filamento e avrebbe fornito un mezzo di misurazione dell'evento di riparazione vero e proprio. I risultati hanno dimostrato che non è possibile rilevare l'induzione della rottura del singolo filamento, e i partner del progetto si sono accorti che i livelli di induzione erano insufficienti per consentirne il rilevamento, per cui non è stato possibile adoperarli per l'apposita analisi; l'interesse del team, quindi, è passato all'esame del ruolo dei nuovi componenti della SSBR scoperti durante lo studio. I ricercatori hanno identificato il fattore APLF (Aprataxin and PNK-Like Factor), implicato nella codifica delle proteine, come elemento nelle reazioni di riparazione delle rotture dei filamenti di DNA; i risultati del lavoro che ha consentito di scoprire che la deplezione dell'APLF provoca lacune nei normali processi di riparazione delle rotture del singolo o del doppio filamento sono stati pubblicati nel 2008 sulla rivista Molecular and Cellular Biology. Nell'ambito del progetto SSB Repair, inoltre, è stata effettuata la ricerca di nuovi geni della SSBR ed è stata studiata in particolare la riparazione delle lesioni da rottura del singolo filamento mediate dall'enzima Top1, che rappresentano un particolare tipo di rottura del singolo filamento e un'importante causa dei danni interni del DNA. È stato scoperto che la riparazione di questo tipo di rottura è compromessa nell'atassia spinocerebellare con neuropatia assonale di tipo 1 (SCAN-1) da una mutazione nell'enzima tirosil-DNA fosfodiesterasi 1 (TDP1). Sfruttando le conoscenze disponibili in ambito genetico e biochimico, con un lavoro successivo è stato possibile identificare l'enzima tirosil-DNA fosfodiesterasi, costituito fondamentalmente da 5'-TDP, la cui attività può favorire la riparazione delle rotture del doppio filamento. È la prima volta che questo enzima viene identificato nelle cellule umane. In base a queste scoperte, la HUGO (Human Genome Organisation) ha assegnato all'enzima tirosil-DNA fosfodiesterasi la denominazione ufficiale di TDP2 e risultati di questo lavoro sono stati pubblicati nel 2009 sulla rivista Nature.
