In un articolo su Scienza , i ricercatori dell'Università di Uppsala mostrano come una proteina legante il DNA può cercare nell'intero genoma la sua sequenza bersaglio senza essere bloccata lungo il percorso. Il risultato contraddice la nostra attuale comprensione della regolazione genica:il codice genetico influenza la frequenza con cui le proteine ​​si legano, ma non per quanto tempo.

Nel corso della vita di un organismo, il suo genoma cambia molto poco. Ciò che cambia, costantemente, sono le proteine ​​che la cellula produce in risposta a danni, cambiamenti nell'ambiente o fasi del ciclo riproduttivo. La produzione di proteine ​​è regolata da proteine ​​che legano il DNA che hanno sviluppato la capacità di attivare o disattivare diversi geni. Poiché l'ambiente può cambiare rapidamente, un rapido adattamento è fondamentale. Le proteine ​​che legano il DNA devono trovare il codice DNA corretto tra milioni di coppie di basi e lo fanno velocemente.

Quando le proteine ​​che legano il DNA cercano il codice genetico per la loro sequenza bersaglio, scivolano lungo l'elica del DNA per accelerare il processo. Quando finalmente trovano il posto giusto, rimangono lì; l'interazione con la sequenza "corretta" impedisce loro di scorrere. Questo meccanismo è stato ampiamente accettato per descrivere il processo di ricerca. È un'ipotesi interessante, sì, ma presenta un problema fastidioso:il codice del DNA è pieno di sequenze "quasi corrette". Se il tempo in cui una proteina risiede su un particolare motivo del DNA fosse determinato dalla sequenza, le proteine ​​di ricerca si soffermerebbero costantemente su sequenze che assomigliano al loro bersaglio.

"Se la spiegazione del libro di testo fosse corretta, le proteine ​​che legano il DNA rimarrebbero sempre bloccate fuori bersaglio. La regolazione genica sarebbe molto inefficace, ma da studi precedenti sappiamo che non è così. La nostra proteina preferita, LacI, trova la sua sequenza bersaglio tra 4,6 milioni di coppie di basi in pochi minuti", afferma Emil Marklund, uno dei ricercatori dietro la scoperta.

Nel tentativo di risolvere questo paradosso, i ricercatori hanno permesso alla proteina LacI che lega il DNA di scorrere avanti e indietro su migliaia di diverse sequenze di DNA montate su un microchip. Una molecola fluorescente è stata attaccata alla proteina LacI e ha permesso di misurare la velocità con cui LacI aderiva alle diverse sequenze e la velocità con cui veniva rilasciata. Il risultato è stato sorprendente. Contraddicendo le ipotesi precedenti, la sequenza del DNA ha avuto scarso effetto su quanto tempo LacI è rimasto legato al DNA. Tuttavia, era molto più probabile che il LacI scorrevole fosse trattenuto brevemente quando la sequenza era simile alla sequenza target. In altre parole, le proteine ​​che legano il DNA spesso lasciano anche la sequenza che intendono regolare, ma nel sito target fanno sempre un viaggio molto breve prima di ritrovare la via del ritorno. Su una scala temporale macroscopica, sembra un'interazione stabile.

"Il nostro risultato, che le proteine ​​che legano il DNA si legano spesso piuttosto che in modo protratto, spiega come LacI può scivolare sulla sequenza del DNA alla ricerca del suo bersaglio senza essere trattenuto inutilmente. LacI regola l'assorbimento del lattosio nei batteri, ma ovviamente è solo un È probabile che le centinaia di diversi fattori di trascrizione che regolano i nostri geni agiscano secondo un principio simile", afferma Johan Elf, professore presso il Dipartimento di biologia cellulare e molecolare dell'Università di Uppsala e l'infrastruttura di ricerca nazionale SciLifeLab.