Immagine: lo studio ha rivelato inaspettatamente che in alcune forme di stress da replicazione, un checkpoint attivo consente effettivamente alle cellule di dividersi, causando danni peggiori rispetto a quelli che si sono verificati inassenza del checkpoint. (Illustrazione / iStock).
I ricercatori dell’USC, scrutando in profondità all’interno di una cellula vivente, hanno scoperto qualcosa di sorprendente: il suo sistema per prevenire i danni genetici legati alle malattie può fallire così tanto che la cellula starebbe meglio senza di esso.
È una scoperta paradossale perché sfida l’idea che minuscoli protettori proteici della divisione cellulare offrano sempre protezione, ma lo studio dimostra che a volte possono permettere che accadano cose brutte semplicemente facendo il loro lavoro troppo bene.
I risultati hanno importanti implicazioni per il trattamento del cancro. Inoltre, i difetti nella replicazione del DNA portano ad altre malattie genetiche, tra cui difetti alla nascita, autismo e disturbi neurologici. La capacità di una cellula di creare nuove cellule è anche importante per sostenere tessuti e organi.
“In generale, le cellule rispondono agli errori durante la replicazione del DNA implementando proteine di monitoraggio, chiamate checkpoint, che servono a riconoscere il problema e fermare la divisione cellulare in modo da prevenire il danno cromosomico”, ha affermato Susan Forsburg, senior autore dello studio e illustre Professore di Biologia all’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. “Questo studio inaspettatamente ha scoperto che in alcune forme di stress da replicazione, un checkpoint attivo in realtà consente alle cellule di dividersi, causando un danno peggiore rispetto alla sua mancanza totale”.
I risultati dello studio sono apparsi in un articolo scientifico pubblicato sulla rivista Molecular and Cellular Biology.
Indagare sulle conseguenze di questo difetto di replicazione del DNA
Questa è una ricerca fondamentale sui principi di come funzionano le cellule, su come si dividono per formare nuove cellule e su come i controlli e gli equilibri molecolari integrati assicurano che la divisione cellulare avvenga correttamente. È il tipo di fondamento su cui clinici e scienziati possono trovare modi migliori per curare le malattie. “Siamo interessati a come i problemi nella replicazione del DNA portano a danni alle cellule e alle persone, incluso il cancro”, ha detto Forsburg.
“Inaspettatamente, quando abbiamo eliminato il checkpoint di replica le cellule mutanti non si sono divise perché un altro meccanismo di controllo del danno è entrato in azione per fermare le divisioni cellulari indesiderate”.
Per lo studio, gli scienziati hanno utilizzato un tipo di lievito – Schizosaccharomyces pombe – con cromosomi simili a quelli umani e che usano gli stessi geni per mantenere quei cromosomi. È stato dimostrato che è un modello importante per la divisione cellulare.
Ha detto Forsburg: “Se stai cercando di comprendere i principi di base di un motore a combustione interna, il tosaerba è una versione semplificata del motore Mercedes. Il lievito usa gli stessi nostri geni e ogni gene che studiamo ha un equivalente umano, con quasi tutti legati al cancro”.
Nello studio, gli scienziati hanno esaminato il modo in cui le cellule rispondono a un difetto supervisionato da un importante gene chiamato CDS1 che funziona come un guardiano del processo di replicazione del DNA e ha un analogo nell’uomo chiamato CHEK1. Come punto di controllo, il gene assicura che il DNA sia copiato senza problemi prima della divisione cellulare. Di solito, quando qualcosa va storto che ostacola la replicazione del DNA, il gene impedisce alle cellule di dividersi fino a quando non possono risolvere il problema. Altrimenti, le cellule si dividerebbero senza un DNA adeguatamente replicato, il che ha conseguenze mortali.
Vedi anche: Scoperto un nuovo meccanismo chiave nella divisione cellulare
I trattamenti contro il cancro spesso combinano farmaci che ostacolano la replicazione del DNA con composti che bloccano il checkpoint, come una pillola avvelenata per guidare le cellule tumorali in una divisione letale. Questo studio trova una condizione in cui quella pillola di veleno fallisce.
“Abbiamo scoperto che il checkpoint attivo ha effettivamente permesso alle cellule di dividersi in modo anomalo“, ha detto Forsburg. “Inaspettatamente, quando abbiamo eliminato il checkpoint di replica, le cellule mutanti non si sono divise perché un altro meccanismo di controllo del danno è entrato in azione per fermare le divisioni cellulari indesiderate.”
Lo studio porterà a una migliore comprensione delle cellule, a migliori trattamenti contro il cancro
Come può un gene che cerca di aiutare a mantenere la cellula sana perpetuare danni al tessuto o all’organo? In alcuni casi, sembra che il checkpoint diventi invisibile e continui a fare il suo lavoro quando sarebbe meglio se si prendesse “il giorno libero”.
Forsburg ha spiegato: “I nostri esperimenti hanno esaminato un difetto molto specifico nella replicazione del DNA e sembra che ciò abbia creato una tempesta perfetta. Il checkpoint non sapeva cosa farsene. Il suo miglior sforzo per proteggere le cellule in realtà ha permesso loro di scivolare in divisioni letali”.
Quest’anno, secondo le stime dell’American Cancer Society, verranno diagnosticati 1,8 milioni di nuovi casi di cancro e 606.520 decessi per cancro negli Stati Uniti.
Fonte: USC
