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Lieviti gemmanti per scoprire i segreti della riparazione del DNA

I lieviti gemmanti vengono utilizzati per nuove scoperte sulla ricombinazione meiotica, un metodo di riparazione del DNA comune in organismi complessi di notevoli dimensioni e in microrganismi come i batteri.

Salute

La meiosi è un particolare tipo di divisione cellulare che favorisce l'adattamento e l'evoluzione delle popolazioni che si riproducono sessualmente. La ricombinazione meiotica inizia quando la proteina Spo11 determina rotture della doppia elica del DNA programmate; la proteina Spo11 è un enzima che taglia la molecola di DNA per la ricezione di nuove informazioni genetiche. Nel Saccharomyces cerevisiae del lievito si è scoperto che l'ubicazione delle sedi della doppia elica non è casuale nei cromosomi, e determinate aree genomiche mostrano una tendenza maggiore a formare doppie eliche rispetto ad altre aree. A questo processo partecipano anche gli istoni, i principali componenti proteici della cromatina scoperti nelle cellule nucleari eucariotiche, responsabili dell'organizzazione del DNA nella caratteristica forma strutturale di base, il nucleosoma. Il progetto EMRES ("Establishing the meiotic recombination-initiation epigenetic code in the yeast Saccharomyces cerevisiae"), finanziato dall'UE, si proponeva di scoprire le implicazioni delle modifiche degli istoni nella scelta e nell'attivazione delle sedi di attivazione della ricombinazione meiotica. Tutto il lavoro è stato effettuato utilizzando come organismo modello il Saccharomyces cerevisiae (lievito gemmante). I ricercatori hanno costruito un certo numero di mutanti della delezione per bloccare la codifica dei geni per gli enzimi che modificano gli istoni. La meiosi è stata monitorata e descritta approfonditamente dalla fase S meiotica, la formazione e l'incrocio della doppia elica e l'efficienza della sporulazione in tutta la capacità vitale delle spore. La tecnica "chIP-on-chip", utilizzata per misurare le sedi di legame per le proteine, è stata adottata per la distribuzione di H3K56ac nell'intero genoma; tale marcatore è essenziale per il corretto assemblaggio dei nucleosomi e per il mantenimento della stabilità del genoma durante la replicazione del DNA. Questa mappatura ha mostrato un processo di distribuzione casuale della traccia dell'istone H3K56ac e non è stata scoperta alcuna correlazione tra sedi di formazione della doppia elica meiotica e H3K56ac. Dal momento che la strategia sperimentale originaria è cambiata in seguito ai primi risultati dello studio, i partner del progetto hanno sviluppato un nuovo sistema più adattabile per esaminare la modifica istonica durante la meiosi: un metodo di screening basato sul rimescolamento plasmidico. Dopo la sperimentazione del metodo di screening, il progetto EMRES ha concluso che le mutazioni dei marcatori degli istoni H3K4R e H3K4Q reiterano l'effetto della delezione set1, che aumenta le potenzialità dei mutanti a seguito di danni del DNA. In base a tali risultati, il team di ricerca ha potuto procedere con la sperimentazione di tutti i mutanti istonici individuati nel processo di ricombinazione meiotica.

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