Roma – Le informazioni genetiche di solito viaggiano lungo una strada a senso unico: i geni scritti nel DNA fungono da modello per produrre molecole di RNA, che vengono poi tradotte in proteine . Quella storia da manuale divenne un po’ complicata nel 1970, quando gli scienziati scoprirono che alcuni virus hanno enzimi chiamati trascrittasi inversa, che trascrivono l’RNA nel DNA , il contrario del normale flusso di traffico. Lo studio è presentato da una news di Nature ed è pubblicato su bioRxiv
Ora gli scienziati hanno scoperto una svolta ancora più strana 1 . Una versione batterica della trascrittasi inversa legge l’RNA come modello per creare geni completamente nuovi scritti nel DNA. Questi geni vengono poi ritrascritti nell’RNA, che viene tradotto in proteine protettive quando un batterio viene infettato da un virus . Al contrario, le trascrittasi inverse virali non producono nuovi geni; trasferiscono semplicemente informazioni dall’RNA al DNA.
“Questa è una biologia molecolare pazzesca”, afferma Aude Bernheim, bioinformatica presso l’Istituto Pasteur di Parigi, che non è stata coinvolta nella ricerca. “Non avrei mai immaginato che esistesse questo tipo di meccanismo.”
Uno su CRISPR
I batteri respingono virus e altri invasori schierando una miriade di difese , come il gigantesco sistema di modifica genetica CRISPR . Uno dei sistemi di difesa più misteriosi contiene il gene del DNA per una trascrittasi inversa e un breve tratto di RNA misterioso senza alcuna funzione chiara: la sequenza non sembra codificare alcuna proteina.
Per capire come funziona questo sistema, un team guidato dal biologo molecolare Stephen Tang e dal biochimico Samuel Sternberg, entrambi della Columbia University di New York City, ha cercato le molecole di DNA prodotte da una trascrittasi inversa del batterio chiamato Klebsiella pneumoniae . Sono state trovate sequenze di DNA molto lunghe costituite da numerosi segmenti identici ripetuti. Ogni segmento corrispondeva a un pezzo del misterioso RNA.
Il giro della morte
Per spiegare ciò, gli autori notano che lunghi filamenti di RNA possono formare forme a forma di forcina, avvicinando due porzioni distanti. I ricercatori hanno scoperto che la trascrittasi inversa di K. pneumoniae faceva ripetuti “giri” attorno alla sequenza di RNA, che era avvolta su se stessa come un laccio di scarpe, scrivendo la stessa molecola di RNA nel DNA molte volte. Ciò ha creato una sequenza ripetitiva di DNA.
I segmenti ripetuti creavano una sequenza codificante per le proteine chiamata cornice di lettura aperta. I ricercatori hanno chiamato questa sequenza neo , che significa “frame di lettura aperto senza fine”, perché manca una sequenza che segnali la fine di una proteina e, quindi, teoricamente non ha limiti. Hanno poi scoperto che l’infezione virale innesca la produzione della proteina Neo, che fa sì che le cellule smettano di dividersi. I risultati, che non sono stati ancora sottoposti a revisione paritaria, sono stati pubblicati sul server di prestampa bioRxiv l’8 maggio.
Come Neo arresti la crescita delle cellule infette non è ancora chiaro, dicono i ricercatori. Una struttura 3D prevista di una porzione di Neo – la sua lunghezza probabilmente varia a seconda di quanto del suo RNA viene tradotto – suggerisce che formi una serie di eliche. Gli esperimenti hanno dimostrato che la rottura di queste forme ostacola gli effetti tossici di Neo. Anche il modo esatto in cui l’infezione virale dà il via alla creazione della proteina Neo è un mistero, afferma Bernheim. “Questo non vedo l’ora di saperlo.”
Vita meravigliosa
La scoperta che la trascrittasi inversa – precedentemente nota solo per la copia di materiale genetico – può creare geni completamente nuovi ha lasciato sbalorditi altri ricercatori. “Sembra la biologia di organismi alieni”, ha scritto su X Israel Fernandez, un chimico computazionale dell’Università Complutense di Madrid.
“I loro risultati sono stati sorprendenti”, afferma Nicolás Toro García, biologo molecolare presso la Stazione di ricerca sperimentale Zaidín, Consiglio nazionale delle ricerche spagnolo, a Granada, Spagna, e dovrebbero aiutare i ricercatori a sviluppare applicazioni biotecnologiche per il sistema.
La scoperta ha lasciato addirittura Sternberg in soggezione: “Dovrebbe cambiare il modo in cui guardiamo il genoma”.(30Science.com)
