Lo studio del DNA mette in luce il mistero secolare di come le cellule si dividono

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Immagine: quando una cellula si divide, ciocche di materiale genetico sono piegate per formare una serie di anelli compatti, che sporgono da un asse a forma di elica, come i gradini di una scala a chiocciola.  Credit: Università di Edimburgo.

Gli scienziati hanno risolto un vecchio puzzle su come le cellule siano in grado di impacchettare il DNA per consentire una divisione cellulare sana.

Le loro scoperte fanno luce su come le singole cellule possano compattare il DNA 10.000 volte per separarlo tra due cellule identiche – un processo essenziale per la crescita, la riparazione e la manutenzione negli esseri viventi.

Fino ad ora, i dettagli della divisione cellulare non erano chiaramente compresi, ma le tecnologie biochimiche e di imaging combinate con sofisticate analisi matematiche, li hanno rivelati per la prima volta.

I ricercatori mostrano i processi che consentono alle copie del DNA in una cellula esistente, di assumere la struttura necessaria per dividersi correttamente in due nuove cellule.

Lo studio chiarisce un aspetto chiave di come le cellule sono in grado di dividersi e rinnovarsi costantemente, conoscenza che ha sfidato gli scienziati sin dalla fine del XIX secolo.

Le nuove scoperte consentiranno ricerche molto più dettagliate sul processo di divisione cellulare che, quando fallisce, può portare a cancro, malattie congenite e altre condizioni.

I ricercatori hanno scoperto che quando le cellule si dividono, ciocche di materiale genetico sono piegate per formare una serie di anelli compatti. Questi anelli sporgono da un asse a forma di elica, come i gradini di una scala a chiocciola.

( Vedi anche:Risolto il mistero biologico dell’ organizzazione del DNA).

Un insieme chiave di proteine ​​noto come condensina II controlla la formazione di questi grandi anelli di DNA e li ancora all’asse centrale della spirale.

Un gruppo proteico correlato, la condensina I, agisce per “pizzicare” piccoli anelli all’interno di queste bobine più grandi, consentendo al materiale genetico di essere compattato in modo efficiente in preparazione alla divisione cellulare.

La combinazione di un asse elicoidale, la proiezione di anse del DNA e un imballaggio denso compattano il genoma in strutture ordinate che possono essere accuratamente suddivise quando le cellule si dividono.

Lo studio individua il ruolo della condensina I e della condensina II, le cosiddette macchine molecolari, che in precedenza erano note per avere un’associazione chiave con la divisione cellulare.

Lo studio, pubblicato su Science, è stato condotto dall’Università di Edimburgo, dalla University of Massachusetts Medical School, dall’Howard Hughes Medical Institute e dal Massachusetts Institute of Technology. È stato supportato dal Wellcome Trust Center.

Il Professor William Earnshaw, del Wellcome Trust Center for Cell Biology dell’Università di Edimburgo, ha dichiarato: “Questa scoperta rivela un aspetto fondamentale, ma poco compreso, del modo in cui le cellule si dividono – un processo che racchiude in modo efficiente enormi quantità di DNA in un nucleo di cellula incredibilmente piccolo. I nostri risultati sono un esempio di come, in futuro, i problemi scientifici intrattabili possano essere risolti sfruttando le competenze in diversi campi, nel nostro caso combinando tecniche biologiche e matematiche”.

Il Dr. Tom Collins, del team di Wellcome’s Genetics and Molecular Sciences, ha dichiarato: “Gli scienziati sono stati alle prese con la domanda su come le cellule compattano i loro cromosomi durante la mitosi per quasi 150 anni. Questa scoperta è l’inizio di un lungo viaggio verso le applicazioni pratiche e il passo successivo è quello di utilizzare questa conoscenza di come il processo funziona nelle cellule sane per identificare cosa può andare storto e causare il cancro o difetti alla nascita”.

Fonte: EurekAlert

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