Le cellule umane si dividono e creano nuove cellule per tutta la vita. In questo processo, è necessaria una fornitura costante, persino ritmica, di elementi costitutivi del DNA per creare nuovo DNA. Ora i ricercatori dell'Università di Copenaghen sono i primi a mostrare esattamente come le cellule umane regolano questo processo in modo che non fallisca e causino malattie. I ricercatori mostrano anche come possono manipolare il ritmo e suggeriscono come questo possa essere utilizzato in futuro per uccidere le cellule tumorali. Lo studio è pubblicato su Scienza .

Il nuovo DNA viene generato nelle cellule umane da minuscoli elementi costitutivi chiamati nucleotidi prodotti da un enzima chiamato RNR. Fino ad ora, non abbiamo completamente compreso come esattamente il ritmo RNR e la presenza della giusta quantità di nucleotidi siano allineati con il ritmo della replicazione del DNA.

Ora, i ricercatori della Facoltà di Scienze della Salute e della Medicina dell'Università di Copenaghen hanno mappato il flusso e la regolazione dei nucleotidi. Il flusso segue lo stesso ritmo della replicazione del DNA - e quando non lo fa, le cellule regolano il processo per allineare i due.

"Possiamo vedere che questi processi seguono lo stesso ritmo periodico. Abbiamo trovato un meccanismo che rallenta istantaneamente la replicazione del DNA quando RNR, la fabbrica di nucleotidi, esce da quel ritmo, ma molto prima che la fornitura di nucleotidi diventi criticamente bassa, afferma Jiri Lukas Professore e Direttore Esecutivo presso il Centro della Fondazione Novo Nordisk per la ricerca sulle proteine.

Gli elementi costitutivi stanno recuperando

I gruppi di ricerca guidati dai professori Jiri Lukas e Chunaram Choudhary hanno scoperto che la cellula reagisce anche a piccoli cambiamenti nel flusso dei nucleotidi. Se la produzione vacilla, un segnale chimico costituito da specie reattive dell'ossigeno (ROS) diffonde il messaggio per rallentare la replicazione del DNA.

Il loro documento di ricerca; pubblicato oggi sulla rivista Scienza , riporta che tale comunicazione tra fornitura di nucleotidi e velocità di replicazione del DNA è possibile grazie al fatto che tutti i siti nel genoma umano che copiano attivamente il DNA contengono una proteina chiamata PRDX2 che rileva questo allarme chimico.

Quando questo accade, la proteina PRDX2 rilascia dal DNA un acceleratore chiamato TIMELESS, e questo rilascio rallenta il ritmo con cui le cellule affrontano il loro DNA. Le repliche del DNA più lente consentono alla produzione di nucleotidi di recuperare e tornare allo stesso ritmo con la sintesi del DNA. A causa di ciò, ci sono quasi sempre abbastanza nucleotidi per costruire il DNA, che è a sua volta di fondamentale importanza per copiare i genomi sani senza errori.

L'alta velocità uccide il cancro

Questa scoperta fa luce su diverse malattie, ma è particolarmente importante in relazione al cancro. I ricercatori mostrano che possono disattivare il segnale chimico che avverte le cellule di problemi con la produzione di nucleotidi. In tali condizioni, le cellule non possono rallentare il processo di replicazione, e i ricercatori propongono che ciò ostacolerebbe la proliferazione delle cellule cancerose perché sono particolarmente vulnerabili a un'elevata velocità di replicazione.

"Abbiamo scoperto che le cellule tumorali copiano il loro DNA piuttosto lentamente, perché hanno genomi anormali e la replicazione del DNA deve superare molti ostacoli. Quando rimuoviamo la loro capacità di copiare lentamente i loro genomi, le cellule cancerose muoiono perché non riescono a far fronte a troppe protuberanze sui loro modelli di DNA, "dice Kumar Somyajit, Post.Doc e primo autore dello studio.