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Laproteinachevalutaledistanze
Perspostare“perle”diDNAlungoilfilolamolecoladevesaperequantoèlungo
20maggio2016
UnaproteinadellafamigliadelleISWI(ImitationSwitch,omotoririmodellantideinucleosomi)ha
unafacoltàspeciale:senzaalcunorganodisensoadisposizioneèingradotuttaviadivalutarela
lunghezzadisegmentidiDNA.UnostudiopubblicatosulJournalofStatisticalMechanics:Theory
andExperimenttargatoSISSA,MAXPlanckInstituteseNIHhascopertocomefa.
Immaginateuncromosomacomesefosseunacollanadiperle.Leperleinrealtàsichiamano
nucleosomiesonoformatidalfilamentodiDNAchecostituisceilcromosomastesso,arrotolato
strettamenteintornoadelleproteine,chiamateistoni,chefunzionanounpo’comedeirocchetti.
Ogninucleosomaèunitoall’altrodaunpezzetto,chepuòvariareinlunghezza,dellostesso
filamentodiDNA.Le“perle”possonovenirespostatelungoilfilo,avvicinandooallontanando
ciascunadall’altra,grazieall’azionedispecialiproteinechiamate“motoririmodellanti”.Untipodi
questimotoriridistribuisceinucleosomiinmanieraequidistantesulla“collana”.Persaperedache
partespostareilnucleosoma,imotoridevonoperòvalutarelalunghezzadeitrattidifilamentofra
unoel’altro.Equisorgeilproblema:comefaunasemplicemolecolaa“sentire”quantoèlungo
unpezzodiDNA?
AnaMariaFlorescu,ricercatricedellaScuolaInternazionaleSuperiorediStudiAvanzati(SISSA)di
TriesteeKuniIwasa,deiNationalIntitutesofHealth(NIH)statunitensi,hannofornitounarisposta
aquestadomandaattraversounostudioteorico.SiaFlorescucheIwasahannoiniziatoquesto
lavoromentreeranoall’IstitutoMaxPlanckdiFisicadeiSistemiComplessidiDresda.“Èuna
questione‘sensoriale’,manondimentichiamochestiamoparlanodicomplessiproteici,chenon
hannoorganidisenso”spiegaFlorescu.
FlorescueIwasasonostatiispiratidaalcunirisultatisperimentaliprecedenti,ehannocostruitoun
modellodelsistema(nucleosomi,filamentiemotoririmodellanti,immersiinunambiente
liquido).
“QuellocheabbiamoosservatograziaainostricalcolièchepiùlungoèilfilamentodiDNAfraun
nucleosomael’altro,minoreèiltemponecessarioalmotoreperlegarsiaesso”.Ifilamenti
immersinelliquidoinfattitendoafluttuarecasualmenteeampiezzaevelocitàdelmovimento
dipendonodallalunghezzadelsegmento.Inpraticapiùilsegmentoècortoepiùoscilla
velocemente:“inquestocasolamolecolafapiùfaticaadacchiappareilfilamento,efinoache
nonsilegaadessononpuòsvolgerelasuaazione”.Lamisuradeltempocheservealmotoreper
legarsialfilamentoèdunqueunindicatoredellalunghezzadellostesso.
SciogliereilfiloperfarfunzionareilDNA
LoscopoultimodelDNAèlasintesiproteica,processocheiniziaconilprimodecisivopassodella
trascrizionegenica:pezzidelcodicecontenutoneigenivengonocopiatieservirannopoicome
matriceperassemblarenuoveproteine.Perchéquestoprocessoavvenga,lebasiazotateche
costituisconoilfilamentodiDNAdevonoessereraggiungibili.Quandosonostrettamente
impacchettateintornoagliistonisonodunqueinutilizzabili.Illavorodispostamentodeimotori
rimodellantièfondamentaleperliberarli.
“IlDNAètuttoimpacchettatoperchéaltrimentinonriuscirebbeastaredentroalnucleodella
cellula,parliamoinfattidioltreduemetridifilamentototaleconsiderandoilgenomaumanonel
suocomplesso.Questohaperòlosvantaggiodidoverlosciogliereognivoltacheserve,equesto
compitoèsvoltopropriodaimotoririmodellanticherendonoaccessibileilfilamentodi
cromatina,cosìchepossaavvenireilprocessoditrascrizione”spiegaFlorescu.
Èfacileperquestointuirequantoquestemolecolerimodellantisianoimportantiperlasalute
dell’organismo:unmancatofunzionamentodelmeccanismoostacolalatrascrizioneequindila
sintesiproteica.Einfatti,“alcunistudihannocollegatocertitipidicancroconl’assenzaoscarsa
presenzadeimotoririmodellanti”,concludeFlorescu.
LINKUTILI:
• ArticoloOriginlesulJournalofStatisticalMechanics:TheoryandExperiment
http://dx.doi.org/10.1088/1742-5468/2016/05/054030
IMMAGINI:
•DNA–Crediti:AnaMariaFlorescu
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