Abbiamo scoperto una nuova forma di DNA / We have discovered a new form of DNA

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Il dna è sempre lo stesso, ma in certi punti la sua forma cambia e le molecole si dispongono in nodi formati da quattro ciocche, che si formano e si disfano. A mostrarlo per la prima volta in provetta un gruppo di australiani

È sempre il dna che conosciamo. Ma quello che cambia, stavolta, è la sua forma, cioè la distribuzione spaziale: uno studio svolto da ricercatori australiani mostra, in provetta, che in alcuni punti le molecole che lo compongono possono aggrovigliarsi e formare nuove architetture dentro le cellule, finora mai ottenute in laboratorio. Queste nuove forme sono state osservate in vitro dai ricercatori guidati dal Garvan Institute of Medical Research, che hanno pubblicato i risultati su Nature Chemistry.

Ciascuna cellula del nostro corpo contiene tutta l’informazione genetica che ci contraddistingue, codificata nel dna con quattro basi azotate, A (adenina), C (citosina), G (guanina) e T (timina), che si legano tra loro in una struttura a doppia elica descritta per la prima volta nel 1953 da Watson, Wilkins e Crick, grazie anche ai dati forniti da Rosalind Frankiln.

Solo oggi, tuttavia, le nuove tecniche consentono di studiare con precisione le varie disposizioni del dna all’interno del nucleo cellulare.

E proprio grazie a queste nuove tecnologie gli autori dello studio sono riusciti a osservare una nuova architettura della molecola: la nuova forma identificata è stata chiamata i-motif. “Nella struttura coi nodi, le lettere C appartenenti ad una stessa fila dell’elica si legano fra loro”, ha spiegato  Marcel Dinger, che ha guidato lo studio insieme a Daniel Christ. “Così questa forma è molto diversa da una doppia elica, dove le lettere sulle file opposte si riconoscono e dove le C si legano con le G”.

Gli scienziati del settore avevano già osservato in precedenza questa forma, ma soltanto oggi il gruppo l’ha riprodotta in vitro, in condizioni artificiali del laboratorio, confermando così, dall’osservazione diretta del fenomeno, che questa struttura si forma anche in vivo, cioè nelle cellule umane. Per riprodurla in provetta, compito non facile finora, ricercatori hanno utilizzato un nuovo strumento, ovvero un frammento di un anticorpo, una molecola che in base agli studi è in grado di riconoscere e attaccarsi a questa struttura i-motif in maniera forte. Questo frammento è una sostanza che non rivela il dna nella sua forma ad elica né altre strutture già identificate precedentemente, ma funziona come un evidenziatore che sottolinea soltanto gli i-motif. Così, i ricercatori l’hanno utilizzato con tecniche di fluorescenza per localizzare con precisione, nel nucleo cellulare, dove si trovano questi nodi con quattro pieghe, che nell’immagine sono raffigurati in verde.

E questi nodi non sono fissi: si formano e si sciolgono rapidamente, ripetutamente e in punti diversi, sottolineano gli autori, un dato eccezionale che ha colpito l’attenzione dei ricercatori, un elemento che contribuisce a spiegare perché finora era stato così difficile riprodurli in laboratorio. Queste strutture, inoltre, si formano in uno stadio temporale specifico del ciclo di vita della cellula, nella tarda fase G1, quando il dna viene letto attivamente, e in regioni particolari del codice genetico, quelle dove avviene il controllo per vedere se i geni sono accesi o spenti.

Questo risultato, oltre ad essere entusiasmante, prosegue Dinger, potrà aiutare a comprendere a cosa serve questa nuova forma del codice genetico e se può influenzare in qualche modo la salute o l’incidenza di malattie. Così, si apre una nuova porta che potrà condurci a conoscere meglio l’affascinante mondo del dna nella sua forma non di doppia elica.

ENGLISH

The DNA is always the same, but in some places its shape changes and the molecules are arranged in nodes formed by four locks, which are formed and disintegrated. A group of Australians showed it for the first time in a tube

It is always the DNA that we know. But what changes, this time, is its form, that is, the spatial distribution: a study carried out by Australian researchers shows, in test tubes, that in some places the molecules that compose it can tangle and form new architectures inside the cells, until now never obtained in the laboratory. These new forms were observed in vitro by researchers led by the Garvan Institute of Medical Research, who published the results in Nature Chemistry.

Each cell of our body contains all the genetic information that distinguishes us, encoded in the DNA with four nitrogenous bases, A (adenine), C (cytosine), G (guanine) and T (thymine), which bind together in a double-helix structure first described in 1953 by Watson, Wilkins and Crick, also thanks to data provided by Rosalind Frankiln.

Only today, however, the new techniques allow to study with precision the various provisions of DNA within the cell nucleus.

And thanks to these new technologies, the authors of the study were able to observe a new architecture of the molecule: the new identified form was called i-motif. "In the structure with the nodes, the letters C belonging to the same row of the helix are bound together", explained Marcel Dinger, who led the study together with Daniel Christ. "So this form is very different from a double helix, where the letters on opposite rows are recognizable and where the C are linked with the G".

The scientists of the sector had already observed this form before, but only today the group has reproduced it in vitro, under artificial conditions of the laboratory, thus confirming, from the direct observation of the phenomenon, that this structure is also formed in vivo, ie in human cells. To reproduce it in a test tube, an uneasy task so far, researchers have used a new tool, a fragment of an antibody, a molecule that on the basis of studies is able to recognize and attach itself to this i-motif structure in a strong way. This fragment is a substance that does not reveal the DNA in its helical shape or other structures already identified previously, but works as a highlighter that only emphasizes i-motif. Thus, the researchers used it with fluorescence techniques to locate with precision, in the cell nucleus, where these nodes are found with four folds, which in the image are shown in gree

And these knots are not fixed: they form and dissolve rapidly, repeatedly and at different points, the authors point out, an exceptional fact that has caught the attention of researchers, an element that helps explain why so far it had been so difficult to reproduce them laboratory. Moreover, these structures are formed in a specific time stage of the life cycle of the cell, in the late G1 phase, when the DNA is actively read, and in particular regions of the genetic code, those where the control takes place to see if the genes are switched on or off.

This result, in addition to being exciting, continues Dinger, will help to understand what this new form of the genetic code is and if it can affect the health or the incidence of diseases in any way. Thus, a new door opens up that will lead us to learn more about the fascinating world of DNA in its non-double-helix form.

Da;

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