La scoperta degli scienziati della NTU Singapore del st

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immagine: (LR) Research Fellow presso la NTU’s School of Biological Sciences (SBS) Dr Wahyu Surya, Principal Research Fellow presso NTU’s SBS Dr Nikolay Korolev, Chair of NTU’s SBS Professor Lars Nordenskiöld e Research Fellow presso NTU’s SBS Dr Aghil Soman, quattro di gli 11 ricercatori dietro lo studio sulla struttura del DNA telomerico.
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Credito: NTU Singapore

scienziati da Università tecnologica di Nanyang, Singapore (NTU Singapore) hanno mappato la struttura molecolare di una parte fondamentale dei nostri cromosomi chiamati telomeri, che svolgono un ruolo fondamentale nell’invecchiamento e nel cancro.

Il team della NTU ha scoperto che gli elementi costitutivi dei telomeri sono impilati in colonne come una molla. Hanno anche scoperto che la forma dei telomeri lascia una parte del DNA esposta e non protetta, rendendola più suscettibile ai danni di quanto si pensasse in precedenza.

I ricercatori hanno affermato che il loro progresso nella ricerca genetica aiuterebbe a spiegare perché gli esseri umani invecchiano e sviluppano il cancro.

I telomeri sono cappucci protettivi alle estremità delle molecole di DNA che compongono i nostri cromosomi. Come le punte di plastica alle estremità dei lacci delle scarpe, la funzione dei telomeri è quella di ricoprire e proteggere le estremità del cromosoma dal danneggiarsi attaccandosi l’una all’altra o sfilacciandosi.

In precedenza, a causa della sua instabilità chimica e della complessa natura ripetitiva, gli scienziati hanno lottato per duplicare abbastanza DNA telomerico in laboratorio per poter utilizzare i microscopi elettronici per osservare come è strutturato.

Nel loro studio pubblicato questo mese sulla rivista natura, i ricercatori hanno adattato i processi esistenti per replicare il DNA e hanno visto che nei telomeri, i nucleosomi, che contengono filamenti di DNA (acido desossiribonucleico), sono impilati in colonne attorno a proteine ​​cromosomiche chiamate istoni (vedi Figura 1).

Professor Lars Nordenskiöld, Presidente della Scuola di Scienze Biologiche della NTU, che ha condotto lo studio, ha affermato: “Il nostro studio ha dimostrato che i telomeri non sono strutturati nella formazione a zig-zag come illustrato nei libri di testo, ma piuttosto in colonne e una formazione primaverile. Questo lascia la parte cruciale del DNA – la sua elica – esposta. Questo ci aiuta a capire come i telomeri, nonostante il loro ruolo essenziale nel prevenire danni al DNA, siano essi stessi hotspot per danni al DNA. Il nostro studio aiuterà e i medici a capire le ragioni alla base del modo in cui i telomeri sono danneggiati a livello molecolare, poiché la ricerca dettagliata sulla struttura del DNA all’interno dei telomeri e dei fattori esterni, come le proteine ​​e altri processi cellulari, è limitata”.

Lo studio, che rappresenta un progresso nella comprensione della biologia alla base di come il corpo umano invecchia e diventa suscettibile alle malattie, riflette l’impegno della NTU nel rispondere ai bisogni e alle sfide di una vita sana e dell’invecchiamento, che è una delle quattro grandi sfide dell’umanità che il L’Università cerca di affrontare attraverso i suoi Piano strategico NTU 2025.

Per arrivare ai risultati, i ricercatori hanno utilizzato un microscopio elettronico criogenico all’avanguardia presso l’Istituto di biologia strutturale della NTU per sondare la struttura dei telomeri.

Oltre alla crescente conoscenza di come i telomeri sono coinvolti in processi come l’invecchiamento e il danno al DNA, i risultati del team di ricerca della NTU possono anche essere utili per sviluppare potenziali trattamenti per malattie causate da telomeri disfunzionali.

Questi includono l’anemia aplastica quando il corpo umano smette di produrre abbastanza nuovi globuli e la discheratosi congenita, una rara forma di insufficienza del midollo osseo e l’incapacità del patrimonio genetico di produrre sufficienti cellule del sangue, che in genere provoca la morte all’età di 30 anni.

Dott.ssa Aghil Soman Assegnista di ricerca presso la Scuola di Scienze Biologiche della NTU, che è coautore dello studio, ha dichiarato: “Un focus futuro specifico nel nostro studio del DNA sarà il modo in cui la nostra struttura interagisce con fattori specifici dei telomeri precedentemente scoperti, con un’attenzione particolare ai fattori associati allo sviluppo del cancro e alla longevità. La nostra struttura fornisce anche una strada per migliorare i farmaci antitumorali a piccole molecole. Armati della struttura degli insiemi di nucleosomi telomerici, ora possiamo potenzialmente progettare farmaci antitumorali che prendono di mira esclusivamente i telomeri con alta affinità. Ciò aiuterebbe a superare la limitazione di farmaci come il cisplatino, che sebbene uccida le cellule tumorali negli esseri umani, provoca anche danni ai reni, al fegato e al cervello”.

Prof Nordenskiöld ha aggiunto: “L’organizzazione delle proteine ​​nei telomeri, a livello molecolare, rivelata in questo lavoro, apre la strada a ulteriori studi strutturali. Ciò può far luce sulla relazione struttura-funzione dei telomeri nel contesto dell’invecchiamento e del cancro. Può anche fornire un modello per sviluppare trattamenti per malattie genetiche. Dal nostro studio, abbiamo anche scoperto eleganti solchi formati dal DNA che suggeriscono come potrebbe avvenire il rimodellamento all’interno dei telomeri. Ciò potrebbe fornire una piattaforma futura per gli studi sui farmaci per indirizzare i danni a livello telomerico.

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