Cosa sono i Retrotrasposoni, segmenti di DNA?
I retrotrasposoni sono segmenti di DNA la cui lunghezza è all’incirca di 7.000 lettere. Questi vanno a copiarsi ed incollarsi in diverse parti del genoma di piante e animali.
Per quanto riguarda la loro attività e la loro funzione, i retrotrasposoni svolgono non solo un ruolo nella riscrittura del DNA, ma anche nella regolazione del modo in cui la cellula utilizza i suoi geni.
Come i Retrotrasposoni usano la macchina cellulare
Così come accade per i Retrovirus (ad esempio il virus HIV), i ricercatori hanno scoperto che i retrotrasposoni possono letteralmente prendere in prestito il macchinario della cellula per raggiungere i propri obiettivi di sviluppo.
In un nuovo lavoro pubblicato online sulla rivista Nature, un team della Duke University ha determinato che i retrotrasposoni dirottano una parte poco conosciuta della funzione di riparazione del DNA della cellula. Poi, tendono a chiudersi in una forma simile ad un anello per poi creare un doppio filamento corrispondente.
La scoperta ribalta le conoscenze acquisite fino a questo momento secondo cui questi anelli erano solo un inutile sottoprodotto di una cattiva copia genica. Mentre invece le nuove scoperte potrebbero anche fornire nuove informazioni su cancro, infezioni virali e risposte immunitarie.
Lo studio è stato sostenuto e finanziato dal National Cancer Institute, il National Institutes of Health e il Pew Biomedical Scholars Program.
Retrotrasposoni e cancro: una connessione possibile?
Esistono molti lavori di ricerca che suggeriscono che questi anelli di DNA al di fuori dei cromosomi sono in qualche modo coinvolti nello sviluppo e nella progressione del cancro. Questo dato è sostenuto anche dal fatto che sono noti per ospitare oncogeni all’interno delle loro sequenze di DNA e questi influenzano lo sviluppo tumorale.
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Retrotrasposoni e HIV: un legame comune
Anche il retrovirus HIV, che causa l’AIDS, forma DNA circolare. E sempre come i retrovirus, si è visto che i retrotrasposoni possono utilizzare la macchina cellulare.
Zhao Zhang è un assistente professore di farmacologia e biologia del cancro e studioso della Duke Science & Technology. Lui ha consultato un grosso libro di testo sui retrovirus per questo studio. Ed i libri dicono che le sequenze ad anello sono “create ricombinando le due estremità del DNA lineare, e sono solo un vicolo cieco, un sottoprodotto della replicazione fallita”.
La ricerca dell’Università di Duke: una nuova prospettiva
In un precedente lavoro con le uova di moscerino della frutta, il team di Zhang aveva stabilito che i retrotrasposoni ereditati utilizzano le cellule che supportano l’uovo come fabbriche per produrre molte copie di se stesse. Copie che vengono poi distribuite in tutto il genoma nell’uovo in via di sviluppo della mosca. Questo sistema modello ha permesso ai ricercatori di ampliare le conoscenze e saperne di più sui retrotrasposoni.
Nell’ultimo lavoro, i ricercatori hanno scoperto che la maggior parte dei retrotrasposoni appena aggiunti erano in questa forma circolare, anziché essere integrati nel genoma dell’ospite. Quindi, hanno eseguito altri ed hanno eliminato uno alla volta i meccanismi di riparazione del DNA della cellula per capire come e dove si formassero questi anelli.
Così, si è visto che esiste un meccanismo di riparazione del DNA poco studiato. E’ un processo di riparazione alternativa del DNA, chiamato anche alt-EJ, che ripara le rotture a doppio filamento. Le sequenze di retrotrasposoni stavano usando questa parte del meccanismo di riparazione dell’ospite per cucire insieme le estremità del loro DNA a singolo filamento e la sua DNA sintasi per creare un doppio filamento corrispondente.
I ricercatori hanno confermato che questo è anche il processo all’interno delle cellule umane.
Quindi, i retrotrasposoni non esistono per caso. In realtà utilizzano e dirottano un po’ il meccanismo della cellula per svilupparsi, proprio come fanno i virus.
Il ruolo dei Retrotrasposoni nell’evoluzione
In base a ciò che si sa fino a questo momento, si ritiene che i retrotrasposoni vadano a regolare anche l’espressione dei geni e il modo in cui una cellula li utilizza. Si ritiene che proprio questi segmenti di genoma siano alla base di gran parte della variazione e dell’innovazione nei geni che guidano l’evoluzione. Inoltre, entrambi i genitori trasmettono ai figli queste porzioni di DNA.
Conclusioni: il futuro della ricerca sui Retrotrasposoni
La scoperta in realtà ribalta il modello dei libri di testo, come afferma lo studioso Zhang. L’evento di ricombinazione proposto dal libro di testo non è importante per formare anelli, in quanto questo processo è guidato dal percorso alt-EJ.
Il laboratorio di Zhang attualmente sta cercando di verificare se il DNA circolare possa essere un intermedio per creare nuovi inserimenti nel genoma. Si cerca anche di capire se il DNA circolare possa essere percepito dal nostro sistema immunitario per innescare una risposta immunitaria.
Per quanto riguarda retrovirus e retrotrasposoni, si pensa che il DNA circolare sia solo un evento minore, ma questo studiolo studio sottolinea invece che si dovrebbe prestare maggiore attenzione al DNA circolare.
Fonte: DNA element with a murky past is borrowing cell’s repair machinery
Foto di Mahmoud Ahmed da Pixabay
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