il DNA: le funzioni che hanno, forma e ripiegamenti

Alcuni meccanismi di protezione e di ripiegamento del DNA sono stati chiariti da uno studio che ha messo in evidenza il ruolo chiave degli aggregati nucleari di poliammine

Alcuni meccanismi di protezione e di ripiegamento del DNA e, dunque, del rapporto esistente tra la sua struttura e la sua funzione, sono stati chiariti da uno studio condotto da ricercatori dell’Istituto di scienze dell’alimentazione del CNR di Avellino in collaborazione con le Università di Foggia e di Genova, orapubblicato sulla rivista Biomacromolecules.

Mentre gli usuali studi sul genoma cercano di spiegarne il funzionamento studiandone la sequenza, il nuovo lavoro si è focalizzato su aspetti legati alla forma stessa del DNA, ritenendo che possa influenzare numerose funzioni cellulari, quali l’ontogenesi, l’omeostasi cellulare, fino allo sviluppo di condizioni patologiche.

“Da tempo è noto che una classe di piccole molecole, le poliammine, può regolare numerose funzioni cellulari”, spiega Giuseppe Iacomino, primo firmatario dell’articolo. “Le poliammine contribuiscono alla regolazione della crescita e della proliferazione cellulare, alla stabilizzazione fisico-chimica della struttura a doppia elica del DNA, alla modulazione e alla trascrizione dell’RNA e della sintesi proteica, alla regolazione della risposta immunitaria”.

Finora sono però rimasti poco chiari i meccanismi attraverso i quali si esplica tale azione e l’interazione con il DNA. “Abbiamo dapprima dimostrato che le poliammine nel nucleo si trovano sotto forma di aggregati molecolari dalle strutture ben definite”, prosegue Iacomino. “In seguito, simulando le condizioni chimiche del nucleo cellulare, abbiamo riprodotto in vitro gli aggregati nucleari di poliammine (Nap), dimostrando che essi si assemblano in base a un processo chimico di ‘auto-riconoscimento’ che produce strutture discoidali analoghe a quelle identificate nelle cellule. Questi elementi, a loro volta, si impilano, secondo un processo gerarchico di accrescimento progressivo, fino a generare filamenti tubolari chiamati ‘nano tubi'”.

Le caratteristiche di estrema flessibilità e plasticità degli aggregati “si manifestano anche nella loro capacità di disassemblarsi e rigenerarsi dinamicamente”, chiarisce ancora Iacomino.

“In condizioni di disidratazione queste molecole producono cristalli aghiformi con particolarissime proprietà di ‘autoriparazione’. Le immagini al microscopio a forza atomica hanno fornito una visione diretta del fenomeno di avvolgimento e strutturazione del DNA genomico da parte degli aggregati di poliammine. Tali complessi potrebbero essere in grado di guidare e governare le modificazioni morfo-funzionali del DNA. I Nap offrono un’ulteriore evidenza dell’intima grandiosità alla base del funzionamento dei sistemi biologici, suscitando un interesse enorme a più livelli: dal punto di vista della ricerca di base e, soprattutto, per le loro prevedibili applicazioni biotecnologiche – ad esempio nei nano materiali o nanotools – o per lo sviluppo di materiali biomedici”.