Scoperti nuovi meccanismi in difesa del DNA

   Redazione MolecularLab.it, 17/01/2012

IL RUOLO DELLA RNASI H IN DIFESA DELLA STABILITÀ DEL GENOMA, QUANDO QUESTA È MINACCIATA DALLA PRESENZA DI RNA NELLA STRUTTURA CHIMICA DEL DNA

Uno studio sul DNA in uscita sulla prestigiosa rivista scientifica Molecular Cell condotto da Federico Lazzaro del gruppo di ricercatori dell'Università Statale di Milano coordinato da Paolo Plevani e Marco Muzi Falconi - e svolto con il sostegno di MIUR, AIRC e Telethon - chiarisce nuovi meccanismi di difesa della stabilità del genoma, quando questa è minacciata dalla presenza di una forma di "inquinamento" della struttura chimica del DNA mai finora evidenziata.
Ciò che rende ogni individuo unico e determina le proprietà di ogni sua cellula è il codice genetico del DNA. Le funzioni di una cellula si realizzano attraverso il passaggio dell'informazione genetica dal DNA all'RNA e successivamente, alle proteine. Il DNA deve essere duplicato ad ogni generazione cellulare, per trasmettere il codice genetico alle cellule figlie .
Lo studio ha dimostrato, per la prima volta, che nel corso del processo di duplicazione del DNA, a causa di un errore della DNA polimerasi, l'enzima che presiede alla duplicazione, può capitare che residui di RNA "entrino" nel DNA, stravolgendone la normale "identità" chimica; questo provoca un blocco del corretto processo di duplicazione.
In realtà, dal punto di vista chimico, DNA e RNA non sono molto diversi: mentre il DNA è costituito da nucleotidi contenenti come zucchero il deossiribosio, i nucleotidi dell'RNA contengono il ribosio. La differenza tra i due zuccheri è rappresentata soltanto dalla presenza di un atomo di ossigeno in più nel ribosio. Eppure, l'accumulo del ribosio dell'RNA nel DNA provoca instabilità e danni che, se non riparati, possono portare alla morte cellulare.
A fronteggiare questo rischio interviene l'enzima RNasi H, la prima "sentinella", che agisce per eliminare la contaminazione. Ma se la cellula è priva di RNasi H, o se questo non funziona correttamente a causa di mutazioni, i ricercatori hanno scoperto che esiste un secondo livello di salvaguardia, che consente alla cellula di completare la duplicazione del DNA anche se contiene residui di RNA. Entra in campo infatti una diversa e "speciale" DNA polimerasi, che riesce a oltrepassare l'ostacolo costituito dal residuo di RNA.
Tuttavia, anche se la cellula riesce a sopravvivere grazie a questo secondo ed ulteriore meccanismo, il DNA genomico non viene ripulito dai residui di RNA, che provocano comunque instabilità dei cromosomi e danneggiamento cellulare. In assenza di entrambi i processi riparativi la cellula va incontro a morte.
I risultati dello studio hanno implicazioni importanti sia per lo sviluppo di nuove strategie per la terapia dei tumori, spesso associati a stress nella replicazione del DNA, che per comprendere i meccanismi patogenetici di una malattia nota come sindrome di Aicardi-Goutières, causata da mutazioni nei geni codificanti per l'RNasi H.

Articolo:
Lazzaro et al., RNase H and Postreplication Repair Protect Cells from Ribonucleotides Incorporated in DNA, Molecular Cell (2012), doi:10.1016/j.molcel.2011.12.019