Tirare sufficientemente forte il DNA può far sì che si dispieghi, raddoppiandone la lunghezza totale. Questo nuovo stato del DNA è annunciato oggi dai ricercatori della Eindhoven University of Technology (TU/e) e della Vrije Universiteit Amsterdam (VU). Il loro modello teorico prevedeva l'esistenza di questo stato unico, che hanno soprannominato "DNA iperstirato" per il fatto che è più esteso di qualsiasi forma di DNA vista prima. Un elegante esperimento di microscopia ha confermato questa previsione. Il loro lavoro appare oggi sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Il DNA può essere allungato come un elastico. All'interno del nucleo, le lunghe doppie eliche sono solitamente accartocciate. Quando l'informazione genetica deve essere letta, però, quelle molecole di DNA devono essere deformate e aperte, per consentire l'accesso alle singole coppie di basi. Ad oggi, si pensava che il DNA potesse essere esteso solo di un massimo di 1,7 volte la sua lunghezza normale. Abbastanza stranamente, nessuno aveva indagato su come potesse, forse, essere allungato ancora di più.

Un modello teorico ha inizialmente portato questa possibilità all'attenzione dei ricercatori della TU Eindhoven. Come allora studente universitario, Koen Schakenraad (che ha vinto il Premio Lorentz per il miglior progetto di laurea in fisica teorica e sta ora conseguendo un dottorato di ricerca a Leida) ha voluto descrivere le precedenti misurazioni VU dell'allungamento del DNA. "Ci siamo riusciti ma, con nostra sorpresa, il nostro modello ne prevedeva anche un altro, forma abbastanza sconosciuta di DNA, ben due volte più lungo del normale, "dice Paul van der Schoot, uno dei ricercatori del TU/e.

Mani e occhi microscopici

I loro colleghi della VU Amsterdam sono andati alla ricerca di questo nuovo stato, sperando di confermarlo negli esperimenti utilizzando una combinazione di microscopia a forza e a fluorescenza. "È come avere mani e occhi microscopici, "dice Iddo Heller, uno dei ricercatori della VU Amsterdam. "Tiri su una singola molecola di DNA, e vedi immediatamente cosa sta succedendo." Illuminando letteralmente il DNA, sono stati in grado di dimostrare che il nuovo stato esiste effettivamente.

Le prove portate alla luce

"Per allungare il DNA usiamo molecole fluorescenti chiamate intercalanti che si collegano al DNA tra le coppie di basi, " spiega Heller. "Queste molecole si illuminano al microscopio. Così, nello stato normale del DNA senza intercalanti, l'immagine è scura. Più il DNA si allunga, e più intercalanti si attaccano, più l'immagine si illumina. Alla fine, un raddoppio dell'intensità della luce ha fornito la prova del nuovo stato che stavamo cercando".

Non è chiaro se il DNA a doppia lunghezza sia effettivamente presente nella cellula. "Ma la scoperta potrebbe essere in grado di fornire maggiore chiarezza su come il DNA si estende effettivamente nel nucleo cellulare:rimangono ancora molte domande al riguardo, " dice Van der Schoot. I risultati potrebbero anche rivelarsi rilevanti per il campo relativamente nuovo di "DNA origami, " "dove i ricercatori 'armeggiano' con il DNA sulla base delle sue proprietà meccaniche, ad esempio per realizzare nuovi materiali, "dice Heller.

Van der Schoot ritiene che questa scoperta evidenzi ancora una volta l'importanza della ricerca fondamentale. "Quasi tutta la ricerca applicata ha una componente fondamentale. In questo caso è stata la teoria a spingere questa scoperta". Heller parla di "una delle più piacevoli collaborazioni tra fisici teorici e sperimentali. Si chiude il cerchio, " dice. "Cominciò con un'osservazione, che è stata seguita da una teoria. Quella teoria ha fatto previsioni che siamo stati successivamente in grado di confermare attraverso un'osservazione".