In un articolo pubblicato online, nell'edizione di Nature structural and Molecular Biology del 27 marzo 2011, gli scienziati sembrano aver individuato il motore molecolare del complesso proteico conosciuto come rad50, (è coinvolta nel sistema di riparazione del DNA noto come HR: homologous recombination repair) scoprendo che è una proteina sorprendentemente flessibile che può cambiare forma e persino ruotare a seconda del compito di riparazione da svolgere.
La scoperta sembra risolvere un mistero di lunga data riguardo al funzionamento del complesso proteico di cui Rad50 fa parte, denominato MRN (Mre11-rad50-NBS1) e del meccanismo molecolare che esso compie per riparare il DNA.
Dicono che la scoperta fornisca anche una visione critica nella superfamiglia delle ABC-ATPasi veri e propri motori molecolari, di cui rad50 è membro.
Le proteine sono strutture molto complesse e non sono per niente statiche, si muovono e cambiano forma quando devono interagire con composti specifici.
Il complesso MRN è un complesso proteico che si precipita a riparare rotture nella doppia elica del DNA, un evento che si verifica normalmente circa 10 volte al giorno per cellula a causa della luce ultravioletta e danni da radiazioni, ecc. Fortunatamente le nostre cellule sono provvisti di innumerevoli meccanismi che vano continuamente alla ricerca di danni riparandoli.
Se queste interruzioni non fossero riparate, pericolosi riarrangiamenti cromosomici potrebbero verificarsi e portare a gravi anomalie cellulari. Paradossalmente, questo complesso di riparazione del DNA ripara anche le rotture provocate dalla chemioterapia, proteggendo le cellule dal trattamento contro il cancro.
Quando i meccanismi coinvolti nella riparazione del DNA "individuano" un errore nella doppia elica la cellula viene indotta ad arrestare la divisione cellulare fino a quando il processo di riparazione non è stato completato. Poi, si lega al sistema ABC-ATP (ATP binding cassette) proteine che legano l'ATP; e le riparazioni del DNA possono avvenire in tre modi diversi, a seconda che le due estremità dei fili debbano essere semplicemente riunite o se le sequenze di DNA debbano essere replicate. Quello che si sapeva è che il complesso stesso deve decidere l'entità dei danni ed essere in grado di fare più cose, il mistero è come fa a fare tutto.
Il team di ricerca è riuscito a produrre una serie di immagini ad alta risoluzione della struttura cristallina di tutte e tre le proteine costituenti il complesso MNR (rad50, Mre11 e NBS1 ). Gli scienziati hanno utilizzato tecniche che vanno sotto il nome di X-ray scattering (tecniche che permettono di poter rilevare e determinare l'architettura complessiva delle proteine in soluzione).
Gli scienziati dicono che le parti del complesso, assomigliano a una specie di piovra: la testa è costituita dalle "macchine di riparazione" (il motore rad50 e la proteina Mre11, che è un enzima in grado di rompere i legami fra gli acidi nucleici) e le braccia sono costituite da NBS1 che può afferrare le molecole necessarie per aiutare la macchina riparare i filamenti del DNA danneggiati.
In questo studio, Tainer e Russell, autori della ricerca, attraverso la riproduzione di immagini cristalline ottenute con le tecniche X-ray scattering, hanno anche compreso come rad50 e Mre11 interagivano e sono riusciti a comprendere anche cosa è successo quando tale complesso interagiva con la molecola di ATP.
In particolar modo quando si forma il legame ATP-rad50 che permette di cambiare drasticamente forma al complesso, permettendone specifiche funzioni. Quando non è legato all'ATP, la proteina rad50 è molto flessibile, quando si lega ad essa rad50 sembra formare una sorta di anello che si chiude presumibilmente intorno al DNA, al fine di ripararlo.
L'aver compreso ancora più a fondo il meccanismo che determina il particolare funzionamento della proteina Rad50 potrebbe permettere in futuro di studiare un modo per impedire al complesso MRN di poter riparare i danni al DNA indotti alle cellule tumorali dai processi chemioterapici, promuovendo in maniera ancora più semplice la morte delle cellule tumorali.
fonti: Nature
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