Nuova scoperta: il ruolo nascosto delle forze meccaniche

RomeScienziati stanno ottenendo nuove conoscenze su come vengono espressi i geni studiando le forze fisiche che agiscono sul DNA. Queste forze non sono ampiamente trattate nei manuali tradizionali, ma sono fondamentali per la trascrizione genica. Presso l'Università di Clemson, il team di Laura Finzi indaga su come la tensione meccanica e la torsione all'interno della cellula influenzino l'RNA polimerasi, la proteina che trasforma il DNA in RNA messaggero.

Risultati principali di questa ricerca includono:

Forze meccaniche influenzano il comportamento dell'RNAP dirigendo il processo di trascrizione. L'RNAP può rimanere legato al DNA anche dopo aver completato la trascrizione, permettendo potenzialmente più cicli di trascrizione dallo stesso segmento di DNA. L'interazione tra RNAP e DNA varia in base alla forza applicata, incidendo in modo significativo sull'abbondanza e sulla regolazione dei geni adiacenti.

Il ricercatore ha utilizzato delle "pinzette magnetiche" per dimostrare che la RNA polimerasi (RNAP) nei batteri potrebbe non staccarsi sempre dopo la produzione di mRNA. Questo mette in discussione la teoria comune che vede la RNAP separarsi dal DNA al termine della trascrizione. Invece, la RNAP potrebbe muoversi all'indietro o dirigersi verso un altro punto di partenza per iniziare una nuova trascrizione. Questo fenomeno, chiamato «riciclo guidato dalla forza», influisce sui geni che vengono copiati ripetutamente.

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Questo studio è fondamentale per comprendere il controllo dei geni. Modificando le forze meccaniche, potremmo gestire meglio l'attivazione e la disattivazione dei geni. Ad esempio, cambiare componenti dell'RNAP, come le sue subunità, potrebbe impedire o alterare la produzione di proteine responsabili di malattie. La parte finale della subunità alfa è cruciale per riconoscere le regioni promotrici, quindi modificare quest'area potrebbe influenzare significativamente il processo di trascrizione.

Non tutte le parti del genoma vengono riciclate allo stesso modo o contemporaneamente. Studiando queste differenze, gli scienziati potrebbero creare una mappa dettagliata che mostri quando e dove avvengono questi processi di riciclo nei diversi tipi di cellule e in varie fasi della vita. Ciò potrebbe migliorare la nostra comprensione del funzionamento dei geni e aiutare nello sviluppo di trattamenti mirati.

Nuove ricerche vanno oltre l'esame dei soli prodotti chimici biologici, prendendo in considerazione anche le forze fisiche che influenzano i processi genetici. Questo dimostra che l'espressione genica è più variabile di quanto pensassimo, aprendo nuove opportunità per la ricerca in biochimica e medicina. Comprendendo questi effetti fisici, potremmo sviluppare nuovi trattamenti per correggere o modificare le anomalie nell'attivazione dei geni.