Districare il meccanismo di superavvolgimento del DNA
Il superavvolgimento del DNA consiste nell'avvolgimento di un filamento di DNA; è importante in una serie di processi biologici, ad esempio la compattazione del DNA. Inoltre, alcuni enzimi (come i topoisomerasi) sono in grado di modificare la struttura del DNA per favorire i processi come la replicazione o la trascrizione. Il progetto REV GYR MECH finanziato dall'UE ha appena concluso una ricerca sul meccanismo di superavvolgimento nella Thermotoga maritima (T. Maritima), un batterio ipertermofilo presente nelle sorgenti calde. La temperatura ideale del microbo è pari a 80˚C; pertanto si tratta di un caso unico nel mondo dei batteri. L'enzima girasi inversa, presente anche in organismi ipertermofili, può introdurre superavvolgimenti positivi nel DNA. La girasi inversa ha recentemente generato moltissimo interesse negli ambienti dei ricercatori, a causa dell'unicità della sua architettura e della sua funzione. Gli scienziati di REV GYR MECH hanno studiato l'enzima da un punto di vista biofisico, con lo scopo di costituire un modello che potesse collegare la sua architettura di dominio alla funzione enzimatica. In particolare, i ricercatori hanno indagato sul modo con cui i nucleotidi e il DNA si legano e sulla comunicazione tra domini che favorisce il superavvolgimento. Il team REV GYR MECH ha cancellato nell'enzima un determinato dominio chiave, il cosiddetto dominio latch (chiavistello). La rimozione ha determinato la perdita di cooperatività nel legame di nucleotide e DNA e la capacità di distinguere tra DNA a singolo e doppio filamento. Inoltre, l'attività del superavvolgimento è stata completamente abolita, indicando che il latch è un elemento cruciale per il superavvolgimento positivo. Utilizzando la cristallografia molecolare, il team del progetto ha sviluppato un modello delle dinamiche dell'azione della girasi inversa. Gli esperimenti FRET (trasferimento di energia per risonanza) hanno poi convalidato il modello. Fissando coloranti ai domini dell'enzima legando il nucleotide e il DNA, i risultati hanno indicato che l'enzima mostra un "rovesciamento" di domini a temperature sub-fisiologiche e in presenza di altre molecole grandi di DNA come i plasmidi. I risultati di REV GYR MECH hanno fornito una base per i complessi meccanismi del DNA di un microbo con origini antiche. Pertanto, le conclusioni della ricerca potrebbero consentire di conoscere meglio la meccanica molecolare di altre reazioni enzima-DNA.
