Immagine: foto DANIEL CHUNG E KARIM MEKHAIL
I ricercatori dell’Università di Toronto hanno scoperto come il DNA gravemente danneggiato viene trasportato all’interno di una cellula e come viene riparato.
La ricerca è stata recentemente pubblicata in Nature Communications .
Si tratta di una scoperta che potrebbe sbloccare i segreti sul modo in cui funziona il cancro – una malattia che due su cinque canadesi svilupperà nel corso della vita.
“Gli scienziati sapevano già che il DNA gravemente danneggiato viene portato in” ospedali ‘specializzati nella cellula, per essere riparato, ma il grande mistero era come esso arriva all’interno della cellula”, dice Karim Mekhail, professore presso la Faculty of Medicine’s Department of Laboratory Medicine and Pathobiology. “Ora abbiamo scoperto ” l’ambulanza” che trasporta il DNA danneggiato e la strada che essa percorre”.
Mekhail ha scoperto che questa ambulanza che trasporta il DNA è un complesso proteico motore che utilizza cellule di lievito.
La squadra di Mekhail ha anche scoperto che “l’ospedale” che ricovera il DNA è noto come il complesso del poro nucleare ( Il nucleo è separato dal citoplasma tramite 2 strati di membrana unitaria perforati da una moltitudine di pori attraverso i quali possono passare una serie di molecole solubili. La struttura di questi pori è complessa e media un trasporto molecolare abbastanza selettivo.
Nei pori nucleari risiede uno tra i più grossi complessi molecolari conosciuti. Il complesso del poro nucleare (NPC) ha un diametro di circa 200nm, un peso molecolare di 125KDa ed è formato da una trentina di proteine. Ha una simmetria ottagonale, nel lato interno possiede otto prolungamenti uniti tra loro all’estremità distale dall’anello terminale a formare una struttura chiamata basket nucleare. Il complesso del poro nucleare è fissato alla membrana tramite due anelli, uno nucleare e uno citoplasmatico, da quest’ultimo partono 8 filamenti che sporgono nel citoplasma. Infine, al centro del poro c’è un tappo proteico responsabile della selettività che lascia uno spazio di circa 9nm), che offre riparazioni imprecise al DNA danneggiato.
Questa riparazione imprecisa è importante perché il DNA contiene le istruzioni per tutte le nostre informazioni genetiche. Il DNA riparato può ancora replicare, ma ha istruzioni di cellule irregolari – uno scenario che potrebbe causare il cancro.
“Questo processo permette alle cellule di sopravvivere ad infortunio, ma a caro prezzo”, ha detto Mekhail. “La cellula ha un genoma compromesso, ma è stabile e può essere replicata e questo di solito, è una ricetta per il disastro”.
il co-autore Daniel Durocher, Senior Investigator presso Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute del Monte Sinai, ha aiutato il team a tracciare il DNA danneggiato nelle cellule viventi utilizzando la microscopia avanzata. Dal monitoraggio è emerso che questa “ambulanza” che trasporta il DNA è necessaria al DNA danneggiato per modificare efficacemente la sua posizione all’interno del nucleo.
“Il cancro si verifica spesso quando i nostri cromosomi si rompono e sono misrepaired”, ha detto Durocher. “Questo lavoro ci insegna che la posizione della rottura all’interno del nucleo cellulare ha un grande impatto sull’efficienza della riparazione”.
Le implicazioni della ricerca potrebbero estendersi a un gran numero di impostazioni di sviluppo e di malattie.
“I processi che stiamo studiando sono fondamentali per la sopravvivenza di base di una cellula”, ha detto lo studente laureato e primo autore Daniel Chung. “Quasi ogni aspetto della malattia può essere legato a problemi con il DNA”.
Ora la squadra di Mekhail è alla ricerca di “altre ambulanze” del DNA e di “altre strade percorse”, per vedere quale ruolo potrebbero svolgere nello sviluppo del cancro.
“Ci aspettiamo da questo lavoro, di identificare gli obiettivi per una nuova classe di farmaci anti-cancro”.
Fonte:
- Daniel K.C. Chung, Janet N.Y. Chan, Jonathan Strecker, Wei Zhang, Sasha Ebrahimi-Ardebili, Thomas Lu, Karan J. Abraham, Daniel Durocher, Karim Mekhail. Perinuclear tethers license telomeric DSBs for a broad kinesin- and NPC-dependent DNA repair process. Nature Communications, 2015; 6: 7742 DOI: 10.1038/ncomms8742
