Una scoperta rivoluzionaria e sorprendente fornisce un importante cambiamento concettuale di ciò che è più importante per le cellule:la fedeltà del processo di trascrizione del DNA - copiando accuratamente il messaggio del DNA nell'RNA, il precursore delle proteine ​​- o della riparazione del DNA, che salva i cromosomi rotti dalla perdita. Come riportato sulla rivista Natura , i ricercatori hanno scoperto che nell'organismo modello E. coli , la fedeltà della trascrizione del DNA va a scapito della riparazione del DNA.

"Se chiedessi a un gruppo di scienziati che cosa è più importante per una cellula, mantenere l'integrità del suo DNA contenente tutte le informazioni genetiche dell'organismo, o la fedeltà della trascrizione - il processo che trascrive il DNA in RNA, che porta alla sintesi proteica - la stragrande maggioranza sarebbe d'accordo che riparare il DNA è più importante, " ha detto l'autore corrispondente Dr. Christophe Herman, professore associato di genetica molecolare e umana e virologia molecolare e microbiologia al Baylor College of Medicine. "In questo studio mostriamo il contrario".

È noto che le rotture del DNA sono fastidiose per le cellule perché possono causare una maggiore instabilità nei geni della cellula o la morte cellulare, se non riparato correttamente. In contrasto, gli errori durante la trascrizione sono generalmente considerati meno importanti perché la trascrizione è temporanea, e se uno è difettoso, le cellule possono crearne un altro. Per queste ragioni, la maggior parte dei ricercatori ritiene che la riparazione della rottura del DNA supererebbe la trascrizione per proteggere l'integrità del DNA, e impediscono alle cellule di perdere i loro cromosomi.

"Gli scienziati hanno studiato la riparazione del DNA per decenni e hanno generato una grande quantità di informazioni al riguardo. In confronto, sappiamo poco sulla fedeltà di trascrizione, " disse Herman, che è anche membro del Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center. "Il mio laboratorio ha studiato la fedeltà della trascrizione negli ultimi 12 anni. Abbiamo dimostrato anni fa che gli errori di trascrizione possono portare a cambiamenti ereditabili. Questo ci ha fatto pensare che la fedeltà della trascrizione potrebbe essere più importante di quanto pensassimo inizialmente. In questo studio volevamo per indagare sulle conseguenze della rimozione di GreA, un fattore che aiuta a garantire la fedeltà del processo di trascrizione sul batterio E. coli , sulla riparazione della rottura del DNA."

Una scoperta inaspettata

"Dopo aver rimosso GreA, i batteri erano centinaia di volte più efficienti nel riparare i danni al DNA causati da farmaci che imitano le radiazioni, " ha detto il primo autore Dr. Priya Sivaramakrishnan, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio Herman durante lo sviluppo di questo progetto. "I batteri possono riparare le rotture del DNA molto più velocemente quando GreA è assente".

Per individuare come la mancanza di fedeltà di trascrizione può portare a una riparazione più rapida, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo di sequenziamento dell'intero genoma, che hanno chiamato sequenziamento delle eXOnucleasi (XO-seq), per visualizzare fisicamente le diverse fasi della riparazione del DNA nelle cellule viventi. Usando questo e altri metodi, i ricercatori hanno determinato il meccanismo molecolare mediante il quale la perdita di GreA promuove la riparazione del DNA.

La scoperta che il fattore di fedeltà della trascrizione GreA impedisce la riparazione del DNA rappresenta un importante cambiamento di paradigma nel mondo del DNA perché implica che garantire un'adeguata fedeltà di trascrizione ha il costo di ridurre la capacità della cellula di riparare il DNA. "E 'stato completamente inaspettato, " disse Hermann.

"Per avere un processo che aiuti a trascrivere il DNA in RNA di alta qualità che produrrà proteine ​​di alta qualità, i batteri stanno pagando un prezzo centuplicato in termini di efficienza di riparazione del DNA, " ha detto la co-autrice Dr. Susan Rosenberg, Ben F. Love Chair in Cancer Research e professore di genetica molecolare e umana, di virologia molecolare e microbiologia e di biochimica e biologia molecolare a Baylor. Rosenberg è anche leader del Cancer Evolvability Program presso il Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center di Baylor.

"La conservazione della biologia di base degli acidi nucleici dai batteri all'uomo è tremenda, " ha detto Rosenberg. "Ipotizziamo che questo meccanismo scoperto in E. coli potrebbe essere presente anche in altre cellule, che avrebbe ripercussioni in diversi campi, dal cancro all'evoluzione”.