Un nuovo modello potrebbe fornire indizi sulle malattie legate all'imballaggio dei cromosomi

Jul 03, 2023

Il modello quantitativo più accurato finora utilizzato per comprendere il ruolo della condensina durante la divisione cellulare è anche visivamente sbalorditivo.

Un team di scienziati dell’UT Austin ha sviluppato il modello quantitativo più accurato finora simulando il modo in cui i cromosomi nelle nostre cellule sono impacchettati prima che le cellule si dividano, uno strumento che secondo loro potrebbe portare a nuove intuizioni sulle cause delle malattie e sui potenziali trattamenti.

Il loro articolo è stato pubblicato sulla rivista Cell Reports.

La condensana è una macchina molecolare coinvolta nell'imballaggio e nel disimballaggio dei cromosomi. Quando funziona correttamente, svolge un ruolo importante nello sviluppo iniziale di qualsiasi essere vivente. Alcune mutazioni, tuttavia, possono portare a varie forme di cancro, più comunemente al linfoma a cellule T.

"Questo è il primo studio teorico su come le condensine ripiegano i cromosomi mitotici che concorda con tutti i dati sperimentali disponibili", ha affermato Atreya Dey, autore principale e Ph.D. studente nel laboratorio del chimico Dave Thirumalai, riferendosi alla forma compatta dei cromosomi pronti per la divisione cellulare. “Speriamo che questi risultati ispirino gli sperimentali a testare le nostre previsioni”.

Precedenti ricerche avevano determinato il coinvolgimento della condensina nella struttura cromosomica durante la divisione cellulare. Nel 2021, il laboratorio Thirumalai ha scoperto come funziona una singola proteina condensata per ripiegare una piccola parte del genoma. Tuttavia, il quadro completo del contributo della condensazione alla divisione cellulare non è stato pienamente compreso, il che indica il valore del nuovo modello.

La familiare elica del DNA in un cromosoma non imballato sembra una scala che gira in una direzione. Nel nuovo modello, quando un cromosoma viene compattato, ci sono molti punti in cui l'elica inverte la direzione, come i nodi in un cavo telefonico vecchio stile. Queste cosiddette perversioni dell'elica casuale sono così abbondanti in un cromosoma compatto che l'elica non è più distinguibile. Il nuovo modello suggerisce che una forma di condensazione forma più di questi nodi rispetto a una seconda forma, una previsione che può essere testata da esperimenti futuri.

Esperimenti precedenti avevano dimostrato che la condensa si avvolge nel cromosoma, accartocciando le sezioni in migliaia di anelli, facendo sì che il cromosoma assomigli meno a una pasta lunga e diritta e più a una densa palla di spaghetti. Il nuovo modello aggiunge ulteriori dettagli per i test futuri: la velocità di questo processo di looping è risultata inizialmente più lenta e in aumento man mano che i cromosomi si allineano al centro della cellula prima di essere separati in ciascuna delle due cellule figlie. Si riscontra anche una differenza nelle dimensioni dei circuiti prodotti da due diverse versioni di condensin, con la versione nota come condensin II che genera cicli sei volte più grandi di quelli di condensin I.

Tutto ciò è importante perché la comprensione del comportamento delle condensine potrebbe fornire spunti che un giorno si riveleranno importanti per lo sviluppo di tecnologie preventive o terapeutiche e di medicine contro malattie come il cancro o la sindrome di Down.

"Non solo è visivamente stimolante vedere realmente la molecola con cui stiamo lavorando, ma è anche necessario per confrontare la teoria con i dati sperimentali", ha detto Dey.

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