Cancro del colon-retto-Immagine: struttura e specificità del legame interfilamento colibactina-DNA. Crediti: Science.
La colibactina è una potente tossina prodotta dall’Escherichia coli e da altri batteri che vivono nell’intestino umano. Questo prodotto batterico altamente instabile causa mutazioni nel DNA che sono state collegate al cancro del colon-retto. Poiché si degrada rapidamente, isolarla e studiarla è stato difficile, ma ora gli scienziati negli Stati Uniti hanno scoperto esattamente come la colibactina attacca il DNA.
Utilizzando strumenti avanzati come la spettrometria di massa (MS) e la spettroscopia a risonanza magnetica nucleare (NMR), il team ha studiato la tossina a livello atomico, come riportato in un articolo pubblicato sulla rivista Science. Gli scienziati hanno superato l’instabilità della colibactina coltivando batteri produttori di tossina direttamente accanto a filamenti di DNA in laboratorio. Di conseguenza, la colibactina ha attaccato il materiale genetico quasi non appena è stato prodotto.
Una colla instabile
Gli autori dello studio hanno scoperto che la tossina non colpisce il materiale genetico in modo casuale. Si concentra su sequenze di DNA con elevate quantità di basi azotate adenina e timina. Il modo in cui danneggia il DNA è creando una connessione a ponte, chiamata legame incrociato interfilamentare (ICL), tra i due filamenti dell’elica del DNA. In effetti, la tossina agisce come una colla, legando insieme i due filamenti. Questo danno è permanente e impedisce alla cellula di leggere o copiare correttamente il suo DNA, il che si traduce in errori genetici che possono portare al cancro.
I ricercatori hanno anche scoperto che il danno si verifica nello stesso punto, nel solco minore. Si tratta del solco stretto e poco profondo che si forma dove le catene principali del DNA sono più vicine tra loro. Il motivo è che la tossina ha un nucleo instabile, carico positivamente, che è attratto dal solco minore, carico negativamente e ricco di AT. Quindi, i due si incastrano come una chiave e una serratura.
“Il nostro studio rivela una strategia per l’alchilazione del DNA distintiva tra i prodotti naturali, migliorando la nostra comprensione della struttura chimica della colibactina, del suo riconoscimento e della sua reazione con il DNA, nonché dei suoi effetti a valle sul genoma dell’ospite“, hanno commentato gli scienziati nel loro articolo.
Leggi anche: Come il cancro del colon-retto elude l immunoterapia
Implicazioni per la salute umana
La ricerca rappresenta un significativo passo avanti nella nostra comprensione del legame diretto tra microflora intestinale e rischio di cancro. La scoperta che la colibactina si lega al DNA in un sito specifico spiega le mutazioni caratteristiche del DNA osservate dai medici nei pazienti affetti da tumore del colon-retto.
Ora che gli scienziati conoscono la struttura del ponte ICL e il meccanismo di attacco, ciò può aiutarli a sviluppare strumenti diagnostici per lo screening delle persone a più alto rischio e a progettare terapie per neutralizzare il nucleo instabile. Potrebbe persino suggerire nuovi modi per ridurre il rischio di cancro attraverso cambiamenti nella dieta o trattamenti che riducono il numero di batteri produttori di colibactina nell’intestino.
Fonte: Science