Immagine: Public Domain.
Le cellule mutanti che non riescono a copiare il DNA in qualche modo continuano a dividersi quando non dovrebbero.
I ricercatori dell’USC hanno sviluppato un modello di lievito per studiare una mutazione genetica che interrompe la duplicazione del DNA, causando danni ingenti ai cromosomi di una cellula, consentendo in qualche modo alla cellula di continuare a dividersi.
Il risultato è un disastro: cellule zombi che non dovrebbero essere in grado di sopravvivere, per non parlare della divisione, con i loro cromosomi in frantumi e sporgenti tra minuscoli micronuclei. A volte sono collegate tra loro da ponti del DNA ultrafini. (Immagina di fare a pezzi una pizza calda: questi ponti del DNA sono come fili di formaggio ancora drappeggiati tra i pezzi separati).
Spesso i micronuclei – che si ritiene trattengano le parti più danneggiate del DNA – si ricongiungono ai nuclei genitori e incorporano mutazioni nei sopravvissuti.
La mutazione è stata associata al cancro nei topi e i micronuclei si trovano spesso nelle cellule tumorali umane. Con il loro nuovo modello di lievito, i ricercatori sperano di saperne di più su ciascuno di essi.
“Utilizzando un semplice sistema di lievito, abbiamo sviluppato un potente modello genetico per studiare una caratteristica recentemente identificata delle cellule tumorali umane”, ha affermato Susan Forsburg, senior autore di un articolo sulla ricerca che apparirà online prima della stampa sulla rivista Molecular Biology of the Cell il 5 agosto. “Questo ci consentirà di identificare rapidamente i geni responsabili di questa divisione anomala”.
Uno strumento per lo studio delle cellule umane
“Poiché i geni che regolano la divisione nelle cellule umane e dei lieviti sono gli stessi, questo semplice organismo fornisce uno strumento per lo studio delle cellule umane”, ha affermato Forsburg.
Il DNA è vulnerabile ai danni quando viene decompresso in due singoli filamenti per la replicazione da parte dell’elicasi MCM di una cellula (un componente cellulare essenziale per la replicazione del DNA). Tipicamente, il DNA a singolo filamento innesca la riparazione del danno da parte di enzimi speciali o – in casi estremi – porta la cellula danneggiata al suicidio. In ogni caso, la mitosi (divisione cellulare) viene interrotta mentre il problema viene risolto.
Ma nelle cellule tumorali, nonostante il DNA danneggiato, le cellule continuano a dividersi, creando tumori pieni di mutazioni genetiche. In questo studio, una mutazione nell’elicasi MCM del lievito ha innescato risposte simili a quelle dei mammiferi in cui le mutazioni di questo gene sono associate al cancro e alla formazione di micronuclei.
Per studiare il fenomeno, Forsburg e l’autore principale Sarah Sabatinos hanno raccolto video delle cellule danneggiate che si dividono, in modo da mantenere un monitoraggio continuo delle singole cellule e registrare la divisione cellulare dall’inizio alla fine. Hanno osservato ciò che è accaduto nel mutante in tempo reale e quindi hanno utilizzato un microscopio a super risoluzione alla USC che genera immagini tridimensionali di oggetti su scala nanometrica per esaminare le strutture danneggiate con dettagli nitidi.
“Il diavolo è nella divisione. In tempo reale, siamo in grado di vedere che queste cellule mutanti ignorano il danno causato durante la replicazione del DNA, che si traduce nella creazione di strutture insolite come i micronuclei “, ha detto Sabatinos, che ha condotto lo studio come ricercatore post-dottorato presso l’USC. Ora è assistente Professore alla Ryerson University di Toronto.
Il lavoro informerà i futuri studi su come una cellula cancerosa sfugge ai checkpoint biologici che dovrebbero arrestarne la divisione e la diffusione.
Forsburg e Sabatinos hanno collaborato con Nimna Ranatunga, Ji-Ping Yuan e Mark Green dell’USC. La ricerca è stata sostenuta dal National Institutes for Health (R01 GM081418 e GM111040).
Fonte: News USC
