Ruolo della proteina DAXX e della variante istonica H3.3 nella riparazione delle rotture della doppia elica di DNA.

La funzione principale della proteina DAXX è quella di deporre all’interno dei nucleosomi l’istone H3.3, una variante della forma classica H3.1. I due istoni differiscono per solo 5 aminoacidi ma questo è sufficiente a far cambiare profondamente le loro modificazioni post-traduzionali e il loro effetto sullo stato della cromatina. In generale, scopo della nostra ricerca è verificare se, ed eventualmente come, DAXX e la deposizione di H3.3 sono regolate in presenza di rotture di entrambi i filamenti di DNA. La forma più pericolosa di danno al DNA è rappresentata proprio dalle rotture a doppio filamento e le cellule umane hanno sviluppato due principali meccanismi molecolari per ripararle correttamente: il Non-homologous end joining (NHEJ) e la Homologous recombination (HR). Il NHEJ è veloce e attivo in qualsiasi fase del ciclo cellulare, ma soggetto ad errori. L’HR, al contrario, è un sistema di riparazione lento e che può funzionare esclusivamente nelle fasi S e G2, ma è caratterizzato da alta fedeltà.

Abbiamo indicazioni che l’attività di DAXX influenzi la scelta del corretto meccanismo per riparare al meglio le rotture della doppia elica del DNA. In particolare, la mancanza di DAXX nella cellula riduce fortemente la possibilità di riparazione mediante HR, così come la mancanza di BRCA1, un noto fattore chiave di questo sistema di riparazione (Fig. 1).

Per questo motivo analizzeremo quali proteine della risposta al danno al DNA regolano DAXX e la sua attività di deposizione di H3.3. Valuteremo anche se la presenza di H3.3 aumenta o diminuisce nelle vicinanza di una rottura e se la presenza su di esso di specifiche modificazioni post-traduzionali possa influenzare la scelta tra NHEJ e HR quando entrambi i sistemi di riparazione sono disponibili. Valuteremo poi se nella regolazione di DAXX possa avere un ruolo rilevante la protein-chinasi ATM, nota per essere un elemento chiave della risposta ai danni al DNA e per essere mutata in una rara malattia genetica denominata Atassia Telangiectasia.

Alterazioni nella scelta degli opportuni sistemi di riparazione porterebbe a instabilità genetica, e questo potrebbe almeno in parte spiegare perché mutazioni di DAXX e H3.3 sono riscontrabili frequentemente nei tumori cerebrali dell’età pediatrica. Testeremo perciò alcune di queste mutazioni in cellule umane per valutare possibili effetti sulla riparazione. Queste analisi approfondirebbero la nostra conoscenza dei tumori al cervello che sono la seconda forma più comune di cancro nei bambini al di sotto dei 15 anni (dopo la leucemia) e la seconda causa principale di morte dovuta a cancro.