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DNA spazzatura e tumori: il nemico era in casa ma nessuno se ne era accorto?

Il vero nemico dell’uomo non si trova mai lontano da lui. E lo può trovare sempre in due posti: dentro sè stesso o in chi gli sta accanto. (D.I.O.)

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Nel genoma umano quasi tutto (98%) del DNA non è codificante, mentre nei batteri solo il 2% del materiale genetico non lo è. In genetica, il termine DNA spazzatura si riferisce a regioni del DNA non codificanti. Questo termine è stato formalizzato da Susumu Ohno nel 1972. Egli notò che la quantità di mutazione che si verifica a seguito di mutazioni deleterie fissava un limite per la quantità di loci funzionali che ci si poteva aspettare, quando si considerava un normale tasso di mutazione. Nel 1980 Francis Crick, uno degli scopritori dell’elica del DNA affermò che questa tipologia di DNA non conferiva alcun vantaggio selettivo per gli organismi viventi. Tuttavia, nel corso degli anni, i ricercatori hanno trovato prove che suggeriscono che il DNA spazzatura può fornire una qualche forma di attività funzionale. Per esempio, è stato riscontrato che modelli di DNA non codificanti o ripetitivi potrebbero interrompere la replicazione del genoma. Nei decenni, gli scienziati hanno anche scoperto che alcune sequenze nel DNA spazzatura agiscono come “interruttori” genetici, che determinano dove e quando i geni vengono espressi.

Altre porzioni di DNA ripetitivo chiamati telomeri costituiscono i “cappucci” dei cromosomi; il loro progressivo accorciamento nel corso degli anni è un “pacemaker” molecolare del normale processo di invecchiamento. E anche queste regioni sono riconosciute potenziali contribuenti dell’oncogenesi, sia in modo diretto che indiretto. E poi c’è il cosiddetto DNA satellite. Esso è costituito da abbondanti ripetizioni in tandem che svolgono ruoli importanti nei processi cellulari, tra cui la segregazione cromosomica, l’organizzazione del genoma e la protezione dell’estremità cromosomica. La maggior parte delle unità di ripetizione del DNA satellite hanno una lunghezza di 5-10 paia di basi e occupano regioni centromeriche (centrali dei cromosomi), peri-centromeriche (annesse ai centromeri) o telomeriche. Curiosamente, i DNA satellite sono tra gli elementi genomici in più rapida evoluzione, tanto che una grande frazione è specie-specifica nella maggior parte degli organismi. Ma fino ad ora gli scienziati non hanno compreso il meccanismo alla base, o come potrebbe contribuire allo sviluppo del cancro.

Quindi che si parli di DNA spazzatura di qualsiasi genere o localizzazione che si voglia, tutto si può dire tranne che esso sia del tutto inutile o che rappresenti un prodotto negativo dell’evoluzione biologica. Adesso, gli scienziati del Cancer Research Institure di Londra hanno scoperto che il DNA “spazzatura” potrebbe potenzialmente contribuire persino allo sviluppo del cancro. Questo potrebbe sembrare persino contraddittorio per le teorie avanzate negli anni ’90, secondo cui questa abbondanza di regioni non-codificanti di genoma potessero proteggere dalla comparsa dei tumori. Invero, si ipotizzò che la probabilità da parte di agenti lesivi di colpire zone cancerogene del DNA veniva fortemente ridotta proprio dall’abbondanza di DNA che non poteva essere trascritto. Lo studio presente ha mostrato, invece, come il DNA non codificante può ostacolare la replicazione e la riparazione del nostro genoma, favorendo potenzialmente l’accumulo di mutazioni. Nel nuovo studio, gli scienziati hanno ricostituito il processo di replicazione del DNA interamente in provetta.

È noto che il danno al DNA e la conseguente instabilità del genoma promuovono la formazione e la progressione del cancro, quindi la ricerca rafforza il legame tra DNA spazzatura e cancro. Sono stati gli scienziati dell’ICR che, negli anni ’60, hanno fornito la prima prova conclusiva che il danno al DNA è la causa fondamentale del cancro. All’inizio degli anni 2000, i ricercatori dell’ICR hanno poi dimostrato che i farmaci chiamati inibitori della PARP potevano essere geneticamente mirati contro i tumori con mutazioni di riparazione del DNA. Gli scienziati dell’ICR hanno scoperto che quando il meccanismo di replicazione del DNA incontrava DNA ripetitivo, era in grado di svolgere i filamenti di DNA, ma a volte non riusciva a copiare il filamento di DNA opposto. Questo errore potrebbe causare lo stallo della replicazione, con conseguente suo collasso in un modo simile a quello indotto dal danno al DNA da parte di agenti esterni. Questi risultati fanno ritenere che sequenze di DNA ripetitive potrebbero innescare un segnale di risposta al danno, indicanti che si sono verificati errori che richiedono correzione.

I ricercatori ritengono anche come la loro ricerca potrebbe anche aiutare a migliorare la diagnosi e il monitoraggio di alcuni tumori, come il cancro dell’intestino e quello polmonare, dove gli errori comuni nella copia delle sequenze ripetitive del DNA indicano se il cancro sta progredendo.

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

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Pubblicazioni scientifiche

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Dott. Gianfrancesco Cormaci

Medico Chirurgo, Specialista; PhD. a CoFood s.r.l.
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento enzimaticamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (Leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di articoli su informazione medica e salute sul sito www.medicomunicare.it (Medical/health information on website) - Autore di corsi ECM FAD pubblicizzati sul sito www.salutesicilia.it
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