Scoperto il meccanismo con cui il DNA si autoripara

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Il Dna si autoripara se subisce danni e ora la scienza conosce il meccanismo con cui questo processo viene controllato, grazie ad un gruppo di ricercatori dell’University of Illinois (Chicago, Usa). Lo studio è stato condotto focalizzando l’attenzione sull’enzima chiamato PcrA e utilizzando una tecnica che consente di osservare singole molecole di Dna. I risultati sono stati pubblicati su Cell.

Il Dna è composto da due filamenti a forma di elica uniti da forze chimiche ed è responsabile dell'ereditarietà dei caratteri attraverso la duplicazione, che può avvenire solo se i due filamenti si separano. Affinchè questo avvenga intervengono gli enzimi chiamati ‘elicasi’, noti per la loro capacità di svolgere la doppia elica del Dna: sono in grado cioè di 'svitare' la molecola, consentendo ad uno dei due filamenti di fungere da stampo. Le elicasi tuttavia hanno anche importanti ruoli nella riparazione e tra questi il PcrA è uno dei più importanti.

Se un filamento di Dna viene danneggiato, tutta la zona circostante subisce una degradazione dovuta alla presenza di una regione a singolo filamento. Ma se questo accade l’organismo reagisce mettendo in azione delle proteine che hanno lo specifico compito di riparare la parte di Dna rimasta con una sola elica, le quali agiscono utilizzando un doppio filamento intatto come stampo. il meccanismo chiamato ‘ricombinazione’.

La ricombinazione è essenziale per la riparazione del Dna – spiega Taekjip Ha, che ha guidato la ricerca - ma, se va fuori controllo, è causa di problemi. Questa elicasi (la PcrA, N.d.R) controlla la ricombinazione rimuovendo dal Dna le proteine responsabili del processo”. Era noto che l’enzima utilizzasse molecole di Atp (l’energia chimica delle cellule) per legarsi alle coppie di basi (l’unità fondamentale del Dna) ma non a quante coppie di basi si legasse per ogni molecola di Atp (era stata fatta solo una stima in media).

Per effettuare un calcolo preciso, i ricercatori hanno utilizzato la tecnica nota come Fluorescence Resonance Energy Transfer (Fret) il cui principio alla base è la spettroscopia di assorbimento Uv-Vis accoppiata alla fluorescenza, la metodologia sperimentale che sfrutta la proprietà di alcune molecole di assorbire una regione della luce ultravioletta e/o visibile e di emetterne una parte in alcune condizioni.

Se una molecola è fluorescente, assorbe luce ad una certa lunghezza d’onda (ovvero un colore) e la emette a lunghezza d’onda maggiore. Se tale emissione coincide con l’assorbimento di un’altra molecola a sua volta fluorescente, non si vedrà l’emissione della prima molecola (donatore), ma solo della seconda (accettore). Inoltre l’intensità della luce emessa dipenderà dalla reciproca distanza tra accettore e donatore. In questo modo è possibile determinare la mutua posizione delle molecole.

Le distanze tra i gruppi che compiono il trasferimento della luce sono calcolate molecola per molecola. Sfruttando questo fenomeno i ricercatori sono riusciti a determinare la posizione dei protagonisti chimici del processo messo in atto dall’elicasi PcrA e hanno dimostrato che il meccanismo dell’enzima prevede il consumo di una molecola di Atp per ogni coppia di basi.

Roberta De Carolis

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