La settima e ottava base del DNA

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23 Luglio 2011

Fin dall’asilo ci insegnano che le basi (composti azotati legati allo zucchero deossiribosio e funzionali all’immagazzinamento dell’informazione genetica) del DNA sono 4.
Pochi eletti sanno che in realtà le basi sono solo 4 se non si considerano le modificazioni che possono subire le basi. La maggior parte delle modificazioni a carico delle basi sono causate da stress ossidativi e rappresentano un problema da correggere.
Alcune modificazioni sono però funzionali e altamente regolate, in particolare quelle a carico della citosina.

Poco tempo fa emerse che la citosina viene metilata in posizione 5 ad opera dell’enzima DNMT ottenendo la 5-metil-citosina (mC), battezzata la “quinta base”, con un ruolo importante nella regolazione genica epigenetica. I batteri metilano il loro DNA per proteggerlo dall’azione degli enzimi di restrizione (enzimi prodotti dagli stessi batteri che tagliano il DNA esogeno, tipo dei fagi, per proteggersi da infezioni).
In funghi e animali è spesso presente nelle CpG islands, nelle piante nelle regioni CpG, CpNpG e CpNpN (con N = A, C o T), con funzione di regolazione genica.

La 5-Me-Citosina può essere ossidata ad opere delle proteine Tet a dare 5-idrossi-metil-citosina (hmC), la “sesta base”. Anche questo composto riveste un ruolo importante nella regolazione epigenetica.

Sebbene lo studio delle proteine Tet avesse lasciato presupporre che le modificazioni a carico della citosina potessero continuare in successivi step di ossidazione, tali intermedi non si erano mai osservati a causa della ridotta sensibilità dei saggi in uso.
In uno studio di recente pubblicazione su Science Yi Zhang, Shinsuke Ito, Li Shen e colleghi della UNC School of Medicine hanno identificato con successo la settima e ottava base del DNA: la 5-formil-citosina (fC) e la 5-carbossi-citosina (caC). Meglio: hanno dimostrato che tali prodotti sono opera delle proteine Tet e li hanno “visti” sul DNA genomico di cellule staminali embrionali e di organi di topo.
E’ ragionevole presupporre che l’ossidazione a carbossi-citosina sia essenziale per la de-metilazione della metil-citosina. Il ciclo quindi si chiuderebbe rendendo complete (circa) le nostre conoscenze su metilazione-demetilazione della citosina, un processo fondamentale nell’epigenetica. E’ noto il ruolo fondamentale che l’epigenetica riveste nello sviluppo delle cellule staminali e nel silenziamento/attivazione di geni oncosoppressori/oncogeni nell’insorgenza del cancro. Saperne di più permetterà di avanzare nella ricerca sulle staminali e sul cancro (conoscete la solita storia per pubblicare su Science e ottenere finanziamenti…).

L’immagine mostra il ciclo di metilazione/demetilazione della citosina.

Paper su Science.
Articoletto su SD.

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sabato 23 luglio 2011 - 20:36
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