Le molecole che proteggono le cellule dall’invecchiamento precoce.

Una nuova ricerca ha chiarito i meccanismi che consentono ad alcune molecole di RNA chiamate TERRA di legarsi in modo corretto ai cromosomi e impedire così l’accorciamento dei telomeri – i cappucci protettivi dei cromosomi – la cui lunghezza ha un ruolo fondamentale nei processi di senescenza delle cellule.

Nelle nostre cellule esiste un meccanismo di protezione del DNA basato su alcune molecole che si accumulano sulla parte terminale dei cromosomi. Un nuovo studio pubblicato su “Nature” da Joachim Lingner e colleghi del Politecnico di Losanna, in Svizzera, ha identificato i processi che determinano il punto preciso in cui avviene questo accumulo.

Le estremità dei cromosomi sono dotate di una sorta di cappucci protettivi composti anch’essi di DNA, chiamati telomeri, che si accorciano via via che la cellula si replica. L’accorciamento dei telomeri o il suo alterato funzionamento, è legato all’invecchiamento della cellula, che smette di dividersi quando sono troppo corti, e a processi patologici come i tumori.

Strettamente connesse alla funzione dei telometri e alla regolazione della loro lunghezza sono alcune molecole chiamate TERRA (da Telomeric repeat-containing RNA), scoperte nel 2007, che sono costituite da RNA che non partecipa alla sintesi di nuove proteine ma ha solo una funzione strutturale per i cromosomi. L’accumulo di TERRA sulle punte dei cromosomi è il segnale che i telomeri devono essere allungati e riparati.

In questo modello rimaneva però una domanda importante: come fanno le molecole TERRA a trovare il punto corretto del telomero in cui inserirsi?

Lingner e colleghi hanno osservato al microscopio le molecole TERRA all’opera, scoprendo che quando raggiungono la punta dei cromosomi la loro associazione con i telomeri viene regolata da specifiche proteine, tra cui gioca un ruolo particolarmente importante quella denominata RAD51. Nello specifico, questa proteina consente a TERRA di formare con il telomero una molecola ibrida RNA-DNA, composta da tre filamenti, secondo un processo che finora era stato osservato solo nella riparazione di molecole di DNA alterate.

“La scoperta che questo può avvenire anche alle estremità dei cromosomi quando TERRA si lega ai telomeri rappresenta un cambiamento di paradigma”, ha commentato Lingner.

Un altro particolare importante del processo di protezione del DNA chiarito dallo studio è che i telomeri corti reclutano TERRA in modo molto più efficiente rispetto ai telomeri lunghi. L’ipotesi conclusiva degli autori è che quando i telomeri diventano troppo corti, a causa di danni al DNA o perché la cellula si è divisa troppe volte, reclutano le molecole TERRA. Questo reclutamento è mediato da RAD51, che promuove anche l’allungamento e la riparazione dei telomeri.

“Dato il ruolo dei telomeri nella salute e nelle malattie, sarà importante vedere come il meccanismo appena scoperto, dedotto da osservazioni in cellule viventi e riprodotto in vitro, sia regolato nel complesso ambiente cellulare”, dice Lingner. “Abbiamo proposto un modello sulla base dei dati disponibili, ma spesso nella scienza si scopre che il modello deve essere modificato: ci possono certamente essere ulteriori sorprese”.