“DNA spazzatura”: il ruolo nell’invecchiamento e nel cancro

(DNA spazzatura-Immagine: Jiyue Zhu (secondo da sinistra) all’interno del suo laboratorio nel campus WSU Health Sciences Spokane con i colleghi tra cui Ken Porter (all’estrema sinistra), Sean Mcgranaghan (al centro), Fan Zhang (secondo da destra) e Jinlong Zhang (estrema destra). Credito: Cori Kogan, WSU Health Sciences Spokane).

Il corpo umano è essenzialmente costituito da trilioni di cellule viventi. Invecchia quando le sue cellule invecchiano, il che accade quando quelle cellule smettono di replicarsi e dividersi. Gli scienziati sanno da tempo che i geni influenzano il modo in cui le cellule invecchiano e quanto tempo vivono gli esseri umani, ma non è ancora chiaro come questo funzioni esattamente.

I risultati di un nuovo studio condotto da ricercatori della Washington State University hanno risolto un piccolo pezzo di quel puzzle, avvicinando gli scienziati alla soluzione del mistero dell’invecchiamento.

Un gruppo di ricerca guidato da Jiyue Zhu, Professore presso il College of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, ha recentemente identificato una regione del DNA nota come VNTR2-1 che sembra guidare l’attività del gene della telomerasi, che ha dimostrato di prevenire l’invecchiamento in alcuni tipi di cellule.

 Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

Il gene della telomerasi controlla l’attività dell’enzima telomerasi, che aiuta a produrre i telomeri, i cappucci all’estremità di ogni filamento di DNA che proteggono i cromosomi all’interno delle nostre cellule. Nelle cellule normali, la lunghezza dei telomeri si accorcia un po’ ogni volta che le cellule duplicano il loro DNA prima di dividersi. Quando i telomeri diventano troppo corti, le cellule non possono più riprodursi, causando l’invecchiamento e la morte. Tuttavia, in alcuni tipi di cellule, comprese le cellule riproduttive e le cellule cancerose, l’attività del gene della telomerasi assicura che i telomeri vengano reimpostati alla stessa lunghezza di quando viene copiato il DNA. Questo è essenzialmente ciò che riavvia l’orologio dell’invecchiamento nella nuova prole, ma è anche il motivo per cui le cellule tumorali possono continuare a moltiplicarsi e a formare tumori.

Vedi anche:Il DNA spazzatura influenza il rischio di cancro ereditario

Sapere come viene regolato e attivato il gene della telomerasi e perché è attivo solo in alcuni tipi di cellule potrebbe un giorno essere la chiave per capire come invecchiano gli esseri umani e come fermare la diffusione del cancro. Ecco perché Zhu ha concentrato gli ultimi 20 anni della sua carriera di scienziato esclusivamente sullo studio di questo gene.

Zhu ha affermato che l’ultima scoperta del suo team secondo cui VNTR2-1 aiuta a guidare l’attività del gene della telomerasi è particolarmente notevole a causa del tipo di sequenza di DNA che rappresenta.

“Quasi il 50% del nostro genoma è costituito da DNA ripetitivo che non codifica per proteine“, ha detto Zhu. “Queste sequenze di DNA tendono ad essere considerate ‘DNA spazzatura’ o questioni oscure nel nostro genoma, e sono difficili da studiare. Il nostro studio descrive che una di quelle unità ha effettivamente una funzione in quanto migliora l’attività del gene della telomerasi”.

La loro scoperta si basa su una serie di esperimenti che hanno scoperto che l’eliminazione della sequenza del DNA dalle cellule tumorali, sia in una linea cellulare umana che nei topi, ha causato l’accorciamento dei telomeri, l’invecchiamento delle cellule e l’arresto della crescita dei tumori. Successivamente, i ricercatori hanno condotto uno studio che ha esaminato la lunghezza della sequenza nei campioni di DNA prelevati da centenari caucasici e afroamericani e dai partecipanti di controllo al Georgia Centenarian Study, uno studio che ha seguito un gruppo di persone di età pari o superiore a 100 anni tra il 1988 e il 2008. I ricercatori hanno scoperto che la lunghezza della sequenza variava da un minimo di 53 ripetizioni, o copie, del DNA fino a 160 ripetizioni.

“Il nostro studio mostra in realtà che il gene della telomerasi è più attivo nelle persone con una sequenza più lunga“, ha detto Zhu.

Poiché sequenze molto brevi sono state trovate solo nei partecipanti afroamericani, i ricercatori hanno esaminato più da vicino quel gruppo e hanno scoperto che c’erano relativamente pochi centenari con una sequenza VNTR2-1 corta rispetto ai partecipanti di controllo. Tuttavia, Zhu ha detto che valeva la pena notare che avere una sequenza più breve non significa necessariamente che la durata della tua vita sarà più breve, perché significa che il gene della telomerasi è meno attivo e la lunghezza dei telomeri potrebbe essere più corta, il che potrebbe renderti meno a rischio di contrarre  il cancro.

“I nostri risultati ci stanno dicendo che questa sequenza VNTR2-1 contribuisce alla diversità genetica di come invecchiamo e di come ci si ammala il cancro“, ha detto Zhu. “Sappiamo che gli oncogeni, o i geni del cancro e i geni oncosoppressori non tengono conto di tutti i motivi per cui si ammala il cancro. La nostra ricerca mostra che il quadro è molto più complicato di una mutazione di un oncogene e costituisce un valido motivo per ampliare la nostra ricerca per esaminare più da vicino questo cosiddetto DNA spazzatura“.

Zhu ha notato che poiché gli afroamericani sono stati negli Stati Uniti per generazioni, molti di loro hanno antenati caucasici dai quali potrebbero aver ereditato parte di questa sequenza. Quindi, come passo successivo, lui e il suo team sperano di poter studiare la sequenza in una popolazione africana.