L’enzima artificiale dal “carattere” naturale Creata una molecola “intelligente” che stimola i geni solo dove è opportuno 8 luglio 2015 Alcune malattie genetiche sorgono dall’attività deficitaria di alcuni geni. Un enzima che amplifichi la trascrizione genica potrebbe essere una valida terapia in questi casi, a patto di non stimolare i geni a lavorare anche nelle parti sbagliate dell’organismo. Gli scienziati della SISSA hanno creato degli enzimi sintetici “intelligenti”, che distinguono i geni attivi da quelli spenti. Ogni cellula dell’organismo (gameti esclusi) contiene tutto il DNA dell’individuo a cui appartiene. Eppure, per esempio, un neurone del cervello è completamente diverso da una cellula epatica: svolge funzioni specifiche e sintetizza proteine completamente differenti. Questo è possibile perché nel DNA di ciascuna cellula parte dei geni sono “accesi” e parte “spenti”, nel modo richiesto dalla specifico tessuto di appartenenza. Questo significa che quando vogliamo stimolare i geni a lavorare di più, per esempio per combattere una malattia di origine genetica, dobbiamo farlo solo nel tessuto giusto, e non in tutto l’organismo (perché altrimenti potremmo provocare danni anche più gravi), cosa tutt’altro che semplice. “Noi abbiamo creato un enzima che è capace di ‘vedere’ la differenza e agire solo dove è opportuno” spiega Antonello Mallamaci, professore della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, che ha coordinato una ricerca appena pubblicata sulla rivista Nucleic Acid Research. Mallamaci e Cristina Fimiani, studentessa della SISSA e prima autrice dell’articolo, hanno creato degli enzimi sintetici “ibridi”. “Ibridi perché, a differenza di quelli biologici classici, che sono fatti quasi interamente da proteine, questi hanno una componente proteica, ma riconoscono il gene bersaglio tramite un'esca di RNA” spiega Fimiani. “Anche se esiste un esempio precedente di enzima sintetico a RNA sviluppato da altri laboratori, i nostri sono i primi a esserlo in maniera completa”, puntualizza Mallamaci, “anche se la loro caratteristica più importante è forse un’altra”. Questi enzimi infatti non stimolano la trascrizione genica in maniera drammatica, ma lo fanno in misura comparabile ai regolatori endogeni . “Sembra uno svantaggio, ma invece è la loro forza”, commenta Fimiani. “La loro azione infatti avviene nell’intervallo fisiologico naturale: amplificano il processo in modo limitato, e lo fanno solo se il gene è acceso”. In questo modo la produzione -­‐ aggiuntiva -­‐ della proteina può avvenire solo nel tessuto in cui il gene è attivo, anche se l’enzima viene somministrato all’intero organismo. “Per questo motivo i nostri enzimi sono degli ottimi candidati per il trattamento delle aplo-­‐
insufficienze”, spiega Mallamaci. Nella stragrande maggioranza dei casi, un organismo sano possiede due copie di ciascun gene. Gli individui affetti da aplo-­‐insufficienze però nascono con una sola copia. Questo può provocare una produzione deficitaria di una data proteina e questa condizione è alla base di alcune sindromi e malattie neurologiche molto insidiose. “Se riuscissimo a stimolare il gene rimanente a lavorare di più, potremo in alcuni casi ridurre i sintomi della malattia”, spiega Fimiani. “Speriamo che ora la pubblicazione del lavoro stimoli alcuni colleghi a ripetere le nostre ricerche, confermando i risultati”, spiega Mallamaci. “Nel frattempo noi stiamo già lavorando per migliorare le nostre molecole e procedere alla sperimentazione in vivo su modelli animali”. Più in dettaglio... Quella che ha portato alla pubblicazione di questo lavoro è anche una storia di “buona ricerca” e che mostra quanto sia importante investire sulla formazione dei giovani ricercatori. Fimiani, al tempo studentessa dell’Università degli Studi di Trieste, ha iniziato questo suo lavoro alla SISSA per la tesi di laurea. “L'ipotesi di lavoro era ‘non ortodossa’ e il progetto un po' rischioso”, spiega Mallamaci, suo coordinatore di tesi. “Tuttavia, nel peggiore dei casi, il lavoro di tesi avrebbe potuto fermarsi al valore ‘formativo’, per esempio per quel che riguarda l’apprendimento delle tecniche di laboratorio alla base della formazione di ogni studente in questo campo”. Fimiani però è stata caparbia, e, nonostante le difficoltà tecniche e scientifiche iniziali, anche grazie al supporto della SISSA, ha insistito arrivando a questo importante risultato. Oggi Fimiani sta continuando i suoi studi come dottoranda alla SISSA. “Tutto questo è successo senza un finanziamento di ricerca specifico, come avviene normalmente, ma solo grazie ai fondi che la SISSA investe nella formazione degli studenti”, conclude Mallamaci. “Studenti meritevoli come Cristina qui possono dunque trovare occasioni importanti per il loro futuro accademico e professionale”. LINK UTILI: •
Articolo originale su Nucleic Acid Research http://goo.gl/Zxxo59 IMMAGINI: • Copertina: cromosomi – Crediti: Leslie Perry (Flickr: https://goo.gl/16Q3tA) • Il transattivatore RNA-­‐programmabile (NHMV) e il suo gene target – DOWNLOAD HD : https://goo.gl/Xlzihw (Crediti: SISSA) Contatti: Ufficio stampa: [email protected] Tel: (+39) 040 3787644 | (+39) 366-­‐3677586 via Bonomea, 265 34136 Trieste Maggiori informazioni sulla SISSA: www.sissa.it
