Il movimento del DNA è legato alla sua risposta ai danni e alla capacità di auto-riparazione

Un team multidisciplinare di ricercatori dell’Università dell’Indiana ha scoperto che il movimento della cromatina, il materiale di cui è fatto il DNA, può contribuire a facilitare un’efficace riparazione dei danni al DNA nel nucleo umano – una scoperta che potrebbe portare a un miglioramento della diagnosi e del trattamento del cancro. Le loro scoperte sono state recentemente pubblicate nei Proceedings of the National Academy of Sciences.

I danni al DNA avvengono naturalmente nel corpo umano e la maggior parte di essi può essere riparata dalla cellula stessa. Tuttavia, una riparazione non riuscita può portare al cancro.

“Il DNA nel nucleo è sempre in movimento, non è statico. Il movimento del suo complesso di alto ordine, la cromatina, ha un ruolo diretto nell’influenzare la riparazione del DNA”, ha dichiarato Jing Liu, professore assistente di fisica presso la School of Science della IUPUI. “Nel lievito, ricerche passate hanno dimostrato che il danno al DNA promuove il movimento della cromatina e la sua elevata mobilità facilita la riparazione del DNA. Tuttavia, nelle cellule umane questa relazione è più complicata”.

Liu e i suoi colleghi hanno scoperto che la cromatina nel sito del danno al DNA si muove molto più velocemente di quella che si trova lontano dal danno al DNA. Hanno anche scoperto che la cromatina nei nuclei cellulari non si muove in modo casuale. Si tratta di un movimento coerente, con il DNA che si muove come un gruppo su una breve distanza.

I ricercatori hanno anche trovato prove del fatto che il danno al DNA può influenzare il movimento di gruppo del DNA riducendo la coerenza. Questi risultati indicano che il movimento della cromatina è sotto stretto controllo quando il DNA è danneggiato. Questo è importante per evitare che il DNA danneggiato entri in contatto in modo dannoso e per migliorare l’accuratezza e l’efficacia della riparazione del DNA, ha detto Liu.

“I nostri risultati rivelano un ruolo fondamentale del movimento della cromatina nella risposta al danno al DNA e nella riparazione del DNA”, ha detto Liu. “Questi risultati possono aiutare a comprendere il meccanismo di riparazione del DNA nelle cellule umane e l’iniziazione del cancro nell’uomo. In pratica, possiamo usare queste scoperte come parametri per la risposta farmacologica di molti farmaci diversi usati per trattare il cancro. Possiamo testare diversi farmaci per vedere se il movimento della cromatina può essere modificato per migliorare la riparazione del DNA”.

Per condurre questa ricerca, Liu e i suoi colleghi hanno dovuto sviluppare gli strumenti computazionali necessari per analizzare enormi quantità di dati. Con una dimensione dei dati che in alcuni casi raggiunge il terabyte, Liu e i suoi colleghi hanno collaborato con l’University Information Technology Services della IU per creare lo Scalable Data Archive di immagini cellulari altamente dinamiche, che centralizza l’archiviazione, il trasferimento e l’elaborazione dei dati.

In futuro, i ricercatori sperano di studiare le singole molecole di DNA e il loro movimento, nonché il modo in cui le dinamiche individuali e di gruppo differiscono e cambiano in risposta ai danni al DNA. Vorrebbero anche saperne di più sul movimento del DNA in geni specifici che sono noti per essere più vulnerabili ai danni al DNA.