Le proteine chiamate istoni agiscono come bobine attorno alle quali si avvolge il DNA, formando i nucleosomi. Il processo di avvolgimento del DNA è fondamentale per confezionare in modo compatto l'enorme quantità di informazioni genetiche nello spazio limitato dei nuclei cellulari. Le interruzioni di questo imballaggio possono portare a difetti nell'espressione genetica e varie malattie.
Utilizzando una tecnica all'avanguardia nota come microscopia crioelettronica, i ricercatori hanno ora ottenuto immagini tridimensionali dettagliate dei nucleosomi. Manipolando le sequenze di DNA e le modifiche degli istoni, hanno identificato le caratteristiche chiave che governano l'avvolgimento del DNA. I loro risultati sono riportati sulla rivista Nature Communications.
"Abbiamo scoperto importanti interazioni che regolano quanto strettamente il DNA si avvolge attorno ai nucleosomi. Questa migliore comprensione potrebbe portare a nuove strategie per controllare l'impacchettamento del DNA e potenzialmente correggere le anomalie dell'espressione genetica associate a malattie come il cancro e i disturbi dello sviluppo", ha affermato il dottor Hiroshi Kimura, ricercatore post-dottorato. ricercatore presso il RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research e autore principale dello studio.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato un tipo di microscopia crioelettronica chiamata tomografia crioelettronica, che consente la ricostruzione di strutture tridimensionali da campioni congelati. Ciò ha permesso loro di osservare i nucleosomi in uno stato quasi nativo all’interno di cellule intatte.
La loro analisi ha rivelato che il DNA linker che collega i nucleosomi vicini influenza l'avvolgimento del DNA. Hanno scoperto che i DNA con linker lunghi promuovono un avvolgimento del DNA più stretto, mentre i DNA con linker corti determinano un avvolgimento più allentato.
"I nostri risultati evidenziano l'importanza di considerare la lunghezza del DNA del linker per comprendere la struttura e la funzione del nucleosoma", ha affermato il dott. Kimura.
I ricercatori hanno anche scoperto che alcune modifiche degli istoni, in particolare la metilazione dell'istone H3, influenzano l'avvolgimento del DNA. Questa modifica, spesso associata al silenziamento genico, allenta l’avvolgimento del DNA.
"Questi risultati forniscono nuove informazioni su come le modifiche degli istoni regolano la dinamica dei nucleosomi e la struttura della cromatina", ha affermato il dottor Hiroaki Shinkai, ricercatore senior presso il RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research e autore senior dello studio.
Il team spera che le loro scoperte contribuiscano a una comprensione più profonda della regolazione genetica e aprano la strada allo sviluppo di interventi terapeutici mirati ai disturbi dell'impacchettamento del DNA.
