Il processo di copiatura del DNA è una coreografia complessa che richiede velocità elevate e precisione millimetrica. Scoprire gli intricati dettagli di questo processo potrebbe identificare nuovi modi per colpire le malattie, come il cancro, e gli scienziati di KAUST hanno appena scoperto un passaggio cruciale.

Il DNA in ogni cellula umana è lungo circa 3 miliardi di cifre e deve essere copiato ogni volta che una cellula si divide, il che si verifica quasi 2 trilioni di volte al giorno.

Se si verificano errori nella replicazione del DNA, le cellule possono diventare anormali e dare origine a malattie. Codice del DNA che è mutato per consentire alla cellula di dividersi in modo incontrollato, ad esempio, può portare al cancro. Questo rende fondamentale capire come gli enzimi replicano e riparano il DNA, dice Manal Zaher, il dottorato studente nel gruppo di Samir Hamdan alla KAUST, che ha condotto lo studio.

Zaher ha studiato gli enzimi che consentono la formazione di brevi filamenti di DNA durante la replicazione del DNA, chiamati frammenti di Okazaki, collegarsi in una sequenza continua di DNA.

Con un processo noto come maturazione del frammento di Okazaki, un enzima chiamato FEN1 taglia i "lembi" nei frammenti di Okazaki che devono essere rimossi prima che i frammenti possano unirsi. "La specificità basata sulla sequenza spiega in parte il segreto della fedeltà di replicazione, però, mancano informazioni chiave sulla base per l'escissione basata sulla struttura da parte di FEN1 richiesta a ~ 50 milioni di siti di frammenti di Okazaki durante la replicazione del DNA umano, "Spiega Hamdan.

FEN1 è iperprodotto o alterato in molte forme di cancro, e Zaher voleva indagare sull'esatto coinvolgimento di questo enzima.

I ricercatori hanno utilizzato una tecnica di imaging chiamata FRET a molecola singola per scoprire come FEN1 si aggancia e viene rilasciato da altri enzimi e frammenti di DNA.

Zaher è stato sorpreso di scoprire che FEN1 ha agito come un interruttore tra due diversi percorsi enzimatici. Se il lembo era corto, FEN1 si è agganciato al DNA per consentire ai frammenti di Okazaki di unirsi. Però, se il lembo era lungo, FEN1 è rimbalzato, lasciando altri due enzimi chiamati Dna2 e RPA ad attraccare e tagliare la maggior parte del lembo prima che FEN1 a sua volta arrivasse per finire il lavoro.

"Questo meccanismo in due fasi potrebbe aiutare in modo significativo la nostra comprensione della regolazione dei successivi passaggi del frammento di Okazaki, " spiega Zaher, "ed è importante soprattutto perché le mutazioni sia nel Dna2 che nell'RPA sono state collegate anche al cancro".

Il gruppo di Hamdan ha deciso di indagare sulla prossima interazione che subirà FEN1, continuando a svelare i misteri della replicazione del DNA un passo alla volta.