Scoperta importante sulla biologia dei telomeri

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Un team di scienziati di Sydney ha fatto una scoperta rivoluzionaria nella biologia dei telomeri, con implicazioni per condizioni che vanno dal cancro all’invecchiamento e alle malattie cardiache. Il progetto di ricerca è stato condotto dal Dr. Tony Cesare, capo dell’unità di integrità del genoma presso l’Istituto di ricerca medica per bambini (CMRI) di Westmead, in collaborazione con gli scienziati del CMRI e Katharina Gaus dell’UNSW di Sydney.

I telomeri sono segmenti di DNA alle estremità di ogni cromosoma umano. Con l’avanzare dell’età, la lunghezza dei telomeri diminuisce naturalmente. Nel corso della vita, l’ accorciamento dei telomeri incarica l’invecchiamento delle cellule di smettere di dividersi.

Questo normalmente funziona come una barriera critica per fermare il cancro. Tuttavia, alcune persone nascono con telomeri anormalmente brevi e soffrono di insufficienza del midollo osseo, fibrosi polmonare e alti tassi di cancro. La lunghezza dei telomeri è anche un importante marker del rischio di malattia per condizioni come cancro, malattie cardiache e diabete.

( Vedi anche: Come i telomeri proteggono le cellule dalla senescenza).

L’accorciamento dei telomeri causa la somiglianza dei cromosomi con il DNA spezzato. Tuttavia, è rimasto un mistero perché i telomeri da sani diventano malsani con l’età. Questa ricerca ha identificato la causa sottostante.

“Sapevamo che i telomeri regolano l’invecchiamento cellulare, ma i nostri nuovi dati spiegano l’innesco che rende malsani i telomeri”, ha detto il Dr. Cesare. “I telomeri normalmente formano una struttura ad anello, in cui è nascosta la parte cromosomica. Abbiamo scoperto che quando si apre la struttura ad anello del telomero, la parte cromosomica è esposta e la cellula la percepisce come un DNA spezzato“.

Il Dr. Cesare ha inoltre spiegato: “Non è importante la lunghezza dei telomeri, ma la struttura dei telomeri: la struttura ad anello dei telomeri diventa più difficile da formare quando i telomeri si accorciano”.

Inoltre, il team ha identificato che i telomeri possono anche cambiare struttura in risposta ad alcuni agenti chemioterapici, aiutando a uccidere le cellule tumorali.

I risultati di questo studio hanno anche dimostrato quanto siano importanti i progressi tecnologici nel campo della ricerca. Il Dott. Cesare sviluppò le sue teorie sui telomeri nel 2002 quando studiava per il suo dottorato. Tuttavia, al momento la tecnologia non era disponibile per visualizzare facilmente i loop dei telomeri mediante microscopia.

Tuttavia, l’avvento della microscopia a super risoluzione, che ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 2014, ha permesso di vedere i telomeri con un microscopio. Per completare questa ricerca, il team ha utilizzato microscopi a risoluzione super presso quattro istituti di ricerca di Sydney e ha acquistato il primo microscopio super-risoluzione Airyscan in Australia.

Questa tecnologia ci ha permesso di vedere 10 volte più dettagli di quelli che avevamo in passato”, ha affermato il Dr. Cesare. “Potremmo superare i limiti fisici della luce e vedere la struttura del ciclo dei telomeri”. Per completare il progetto, il team ha combinato questa rivoluzionaria tecnologia con potenti modelli genetici che imitano l’invecchiamento cellulare.

“Eravamo il secondo gruppo al mondo a vedere i telomeri con microscopi a super risoluzione e il primo a determinare la loro funzione“, ha detto il ricercatore.

“Abbiamo dimostrato che non è solo la lunghezza dei telomeri, ma la struttura dei telomeri e la salute dei telomeri che dobbiamo capire. Il prossimo passo è chiedersi se possiamo correlare la salute umana con la salute dei telomeri. Il nostro lavoro suggerisce che c’è di più e non basta misurare la lunghezza dei telomeri”.

Il documento che descrive questi studi, “Dinamica del ciclo del telomero nella protezione del cromosoma”, è stato pubblicato online da Molecular Cell oggi.

Fonte: bioRxiv

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