g_liberig_liberi    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   HomeRicerca
LA TRASCRIZIONE COME FONTE DI DANNO AL DNA DURANTE LA REPLICAZIONE DEL GENOMA

Giordano Liberi

 

L’instabilità genomica è una caratteristica di quasi tutti i tumori e di molte malattie neurodegenerative nell’uomo ed è associata ad eventi di rottura e riparazione aberrante del DNA. Il genoma è particolarmente vulnerabile mentre è replicato. La macchina replicativa, per sintetizzare il DNA, deve infatti attraversare strutture secondarie del DNA e proteine legate al templato. Queste barriere naturali possono bloccare la progressione della forcella replicativa. Una forcella bloccata è una struttura fragile, incline a rompersi e quindi fonte di riarrangiamenti genomici. È sempre più evidente che la trascrizione del DNA è uno dei principali ostacoli per la progressione della forcella replicativa. I meccanismi che impediscono i conflitti tra replicazione e trascrizione del DNA sono dunque cruciali anche per preservare l'integrità del genoma. L’inattivazione di questi meccanismi potrebbe avere importanti implicazioni nello sviluppo di patologie associate al cancro e/o neurodegenerazione.

 

In uno studio recente (Alzu et al., 2012 Cell, 151: 835-846) abbiamo studiato il contributo di un DNA/RNA elicasi, chiamata Sen1 nel lievito Saccharomyces cerevisiae e Senataxina nell’uomo, nel coordinare la replicazione con la trascrizione. La Senataxina è mutata in due malattie neurodegenerative, l’Atassia con aprassia oculomotoria di tipo 2 e la Sclerosi Laterale Amiotrofica di tipo 4. I nostri dati suggeriscono che Sen1 è una DNA/RNA elicasi che si muove con la forcella di replicazione e, rimuovendo i trascritti nascenti che si accumulano sul templato lagging strand, protegge l'integrità della forcella negli scontri frontali con la trascrizione mediata dalla RNA polimerasi II (vedi Figura).

 

Stiamo studiando più in dettaglio i meccanismi che rendono instabile la forcella di replicazione in cellule in cui Sen1 è mutata, utilizzando approcci di biologia molecolare, genomica e genetica. Vorremmo capire come Sen1 e i fattori con cui Sen1 interagisce favoriscono la replicazione del DNA attraverso i geni trascritti, come vengono eliminati gli ibridi di DNA-RNA in assenza di Sen1 e con quali conseguenze per la funzionalità del genoma. Questo progetto è finanziato dall’Associazione Italiana per la Ricerca contro il Cancro (AIRC) e condotto in collaborazione con l’istituto IFOM di Milano. 

 




La progressione della forcella di replicazione è stata analizzata attraverso la tecnica dei gel bidimensionali al cluster ARS1211-PDC1-TRX1, un sito naturale del genoma di lievito dove avvengono scontri frontali tra la replicazione e la trascrizione del DNA. In assenza di Sen1, si possono osservare intermedi di replicazione aberranti dovuti all’accumulo di ibridi DNA-RNA. Nel nostro modello, Sen1 si muove con le proteine del replisoma e scalza l’RNA sul templato lagging strand mentre la forcella attraversa i geni trascritti dalla RNAPII. In assenza di Sen1, ibridi DNA-RNA si accumulano sul templato e il loro processamento non programmato causa danno al DNA.

Copyright © 2014 Home