Un importante passo avanti nella comprensione dei processi fondamentali che regolano la vita delle cellule arriva dall’Istituto Officina dei Materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Iom) di Trieste. Un gruppo di ricerca ha infatti contribuito a chiarire uno dei meccanismi biologici più complessi e delicati: il modo in cui le cellule elaborano le informazioni genetiche contenute nell’RNA. Lo studio, pubblicato come “breakthrough article” sulla prestigiosa rivista Nucleic Acids Research, è stato coordinato da Pavlína Pokorná e Alessandra Magistrato del Cnr-Iom, in collaborazione con il gruppo guidato da Vladimir Pena del The Institute of Cancer Research di Londra.
Al centro della ricerca c’è lo splicing dell’RNA, il processo attraverso il quale le cellule selezionano, tagliano e ricombinano le informazioni genetiche prima della sintesi delle proteine. Un meccanismo essenziale per il corretto funzionamento dell’organismo che, se alterato, può favorire l’insorgenza di diverse patologie, dai tumori alle malattie neurodegenerative. Grazie a sofisticate simulazioni computazionali, i ricercatori sono riusciti a osservare con precisione atomistica il modo in cui alcune molecole di RNA si riconoscono all’interno della cellula. L’indagine ha inoltre portato alla scoperta di un meccanismo molecolare finora sconosciuto, descritto come una sorta di “molla caricata”.
Secondo il modello individuato, specifiche proteine coinvolte nello splicing mantengono una molecola di RNA in uno stato di tensione, consentendole di accumulare energia. Quando queste proteine si dissociano, l’energia immagazzinata viene rilasciata e utilizzata per garantire il corretto riconoscimento delle sequenze genetiche presenti nell’RNA messaggero. La scoperta offre nuove prospettive per comprendere i meccanismi alla base di numerose malattie e potrebbe aprire la strada a future applicazioni nel campo della medicina e delle terapie mirate.
“Per noi è stato particolarmente interessante riuscire a collegare dati strutturali e simulazioni atomistiche, per caratterizzare passaggi intermedi del processo di riconoscimento di splicing che finora erano rimasti invisibili alle tecniche di biologia strutturale”, commenta Alessandra Magistrato, dirigente di ricerca del CNR-Istituto Officina dei Materiali (IOM) presso SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati. “L’integrazione e la sinergia fra dati di biologia strutturale e avanzate simulazioni al computer ci permette di comprendere in modo accurato come funzionano sistemi biologici estremamente complessi e dinamici”.
“Per la prima volta siamo riusciti a visualizzare i processi dinamici dello splicing con tale livello di dettaglio ed è stato davvero affascinante osservare queste molecole all’opera”, aggiunge Pavlína Pokorná, prima autrice dello studio. ”Il nostro approccio modellistico può fungere da guida per studi analoghi su altri processi cellulari, consentendoci di aggiungere ulteriori tasselli al nostro quadro di comprensione dell’espressione genica”.
Questa scoperta aiuta a comprendere meglio uno dei passaggi chiave dell’espressione genica e offre nuove prospettive per lo studio dei meccanismi molecolari coinvolti in molte malattie tra cui, in modo particolare, diversi tipi di tumore. Il gruppo di ricerca guidato da Alessandra Magistrato presso il Cnr-Iom e SISSA si occupa di studiare, tramite metodi computazionali avanzati, i meccanismi molecolari alla base di processi biologici rilevanti per la salute umana e lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Il lavoro è stato sostenuto da Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro con un progetto Investigator Grant e le simulazioni sono state possibile grazie al supporto del centro di calcolo CINECA attraverso l’iniziativa ISCRA.
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