Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Genetics, ha scoperto che i geni che si replicano all’inizio del ciclo cellulare hanno maggiori probabilità di formare strutture compatte e piegate, mentre i geni che si replicano tardi hanno maggiori probabilità di formare strutture aperte ed estese. Questa differenza nel ripiegamento sembra essere correlata all'attività di una proteina chiamata CTCF, che è nota per svolgere un ruolo nell'organizzazione del genoma in anelli.
"I nostri risultati suggeriscono che i tempi di replicazione del DNA possono essere un fattore importante nel determinare il modo in cui i geni sono piegati e regolati all'interno del nucleo", ha affermato il leader dello studio Davide Levens, PhD, professore di biochimica e biofisica all'UCSF. "Ciò potrebbe avere importanti implicazioni per comprendere come è organizzato e regolato il genoma e per sviluppare nuovi trattamenti per le malattie causate da danni al DNA."
I ricercatori hanno fatto la loro scoperta utilizzando una nuova tecnica chiamata Hi-C, che consente agli scienziati di misurare le interazioni fisiche tra diverse regioni del genoma. Usando Hi-C, sono stati in grado di dimostrare che i geni che vengono replicati all'inizio del ciclo cellulare hanno maggiori probabilità di interagire tra loro e formare strutture compatte e ripiegate, mentre i geni che vengono replicati tardi hanno maggiori probabilità di interagire con altri geni che si trovano più distanti e formano strutture aperte ed estese.
Questa differenza nel ripiegamento sembra essere correlata all'attività della CTCF, che è una proteina che aiuta a organizzare il genoma in anelli. I siti di legame CTCF sono più comuni nei geni che vengono replicati all'inizio del ciclo cellulare e il legame CTCF sembra essere necessario per la formazione di strutture genetiche compatte e ripiegate.
"I nostri risultati suggeriscono che il CTCF può svolgere un ruolo importante nell'organizzazione del genoma in anelli e nella regolazione dell'espressione genica", ha affermato Levens. "Ciò potrebbe avere importanti implicazioni per comprendere come è regolato il genoma e per sviluppare nuovi trattamenti per le malattie causate da danni al DNA."
I ricercatori ritengono che le loro scoperte potrebbero avere importanti implicazioni per la comprensione di una varietà di malattie, tra cui il cancro e i disturbi neurodegenerativi. Nel cancro, ad esempio, la replicazione del DNA è spesso interrotta, il che potrebbe portare a cambiamenti nel ripiegamento e nell’espressione genica che contribuiscono allo sviluppo del cancro.
"I nostri risultati suggeriscono che i tempi di replicazione del DNA possono essere un fattore importante nello sviluppo del cancro e di altre malattie", ha affermato Levens. "Ci auguriamo che la nostra ricerca porti a nuove conoscenze sulle cause di queste malattie e allo sviluppo di nuovi trattamenti".
