(BRCA2-Immagine:Proteina BRCA2. Credito immagine: Wikimedia Commons).
Le iniziali BRCA2 potrebbero essere meglio conosciute per un gene associato a molti casi di cancro al seno e la proteina codificata dal gene BRCA2 è fondamentale per riparare le rotture nel DNA.
La rottura di questa interazione è un segno distintivo di molti tumori. Ora, gli scienziati della UM hanno determinato la struttura di un complesso di due proteine, BRCA2 insieme a MEILB2, che consente alle riparazioni di avvenire in modo efficiente nelle cellule in fase di scissione cellulare, chiamata meiosi. I loro risultati, riportati in Nature Structural and Molecular Biology, hanno importanti implicazioni nel cancro e infertilità.
“Sappiamo quanto la letteratura sia ricca di esempi di mutazioni di BRCA2 nel cancro, ma i nostri risultati ora suggeriscono che la regione di legame MEILB2 di BRCA2 potrebbe essere un punto caldo per scoprire mutazioni legate all’infertilità“, ha affermato l’autore dello studio e biologo strutturale UM Jayakrishnan Nandakumar, Professore associato di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo.
Nelle cellule germinali, le cellule che danno origine allo sperma o agli ovuli, le rotture del DNA si verificano in ogni cromosoma prima che le cellule subiscano la meiosi. Le interruzioni assicurano la miscelazione dei geni per creare diversità genetica piuttosto che copie esatte dei genitori. Nella meiosi, ogni cellula germinale si divide due volte in modo che ogni ovulo o spermatozoo finisca con una sola copia di ciascun cromosoma. Quindi, quando l’ovulo incontra lo sperma, l’embrione ha il giusto numero di coppie di cromosomi.
Prima che avvenga la prima scissione, i cromosomi nella cellula germinale si accoppiano strettamente e poi ogni cromosoma all’interno di una coppia si rompe e si ricongiunge con pezzi del suo partner per scambiare geni in un processo chiamato crossover. Quindi tutte queste rotture del DNA devono essere riunite rapidamente.
DNA – Credito immagine: TheDigitalArtist tramite Pixabay (licenza gratuita Pixabay)
“Pensa a un panino”, spiega Nandakumar. Il “bun” è composto da quattro copie identiche di una proteina chiamata MEILB2 nella parte superiore e inferiore, con le due proteine BRCA2 in mezzo. Il sandwich proteico MEILB2 trasporta la proteina BRCA2 precisamente ai punti di rottura del DNA.
Per determinare la struttura di questo complesso BRCA2, i ricercatori hanno utilizzato la cristallografia a raggi X. In questo processo, il cristallo proteico viene bombardato con raggi X e gli schemi che vengono generati quando i raggi X deviano dagli atomi nel cristallo consentono ai ricercatori di capire dove si trova ciascun atomo nella struttura 3D della molecola. Ciò li aiuta a capire come la proteina BRCA2 è collegata alla proteina MEILB2.
Vedi anche:Grande successo della ricerca: prime immagini della proteina BRCA2
Il primo passo è stato quello di far crescere i cristalli del complesso BRCA2. Dopo molti tentativi ed errori, Devon Pendlebury, uno studente laureato in biologia chimica nel laboratorio di Nandakumar, ha cristallizzato con successo la forma umana del complesso BRCA2. Con un po’ di fortuna, i ricercatori sono stati in grado di raccogliere dati presso l’Argonne National Laboratory, giorni prima che tutte le ricerche venissero chiuse nel marzo 2020.
Dai dati della cristallografia a raggi X e dagli esperimenti aggiuntivi della studentessa ora laureata MCDB Ritvija Agrawal, il team ha determinato la struttura del complesso proteico e il modo in cui le due proteine hanno lavorato insieme. “È stata un’interazione proteica alquanto insolita”, riferiscono gli autori.
Per convalidare le loro scoperte, i ricercatori hanno creato versioni mutanti di BRCA2 e MEILB2 in base alla loro struttura e hanno mostrato come questi mutanti non sono riusciti a formare questo complesso tra loro.
Nell’ulteriore convalida della struttura complessa MEILB2-BRCA2, i collaboratori dell’Università di Göteborg in Svezia hanno introdotto versioni mutanti equivalenti nelle cellule di topo sottoposte a meiosi. Il mutante BRCA2 o MEILB2 non è riuscito a raggiungere le rotture del DNA che dovevano essere riunite.
“Mentre sapevamo che BRCA2 era necessario per la ricombinazione del DNA nella meiosi, non sapevamo come fosse in grado di svolgere questo lavoro critico in modo efficiente”, ha detto Nandakumar. “Il MEILB2 che fa parte di questo complesso di riparazione dovrebbe essere presente solo nelle cellule che subiscono la meiosi, ma MEILB2 è stato trovato anche in diversi tumori. Può essere che MEILB2 stia “dirottando” in modo molto efficiente il BRCA2 nelle cellule tumorali, impedendo la corretta riparazione del DNA“.
Senza altri fattori solitamente presenti nelle cellule meiotiche, il BRCA2 in questi tumori MEILB2-positivi potrebbe non raggiungere i breakpoint del DNA.” Avendo in mano una struttura di questo complesso, i ricercatori possono ora trovare nuovi approcci per riguadagnare la funzione di BRCA2 nei tumori MEILB2-positivi”, suggerisce Nandakumar.
Fonte: Università del Michigan
