Un autovelox molecolare per l’RNA

Ricercatori dell’ICGEB di Trieste hanno scoperto che la velocità di trascrizione dell’RNA può essere molto elevata.

Un meccanismo noto da tempo quello della trascrizione dell’informazione genetica del DNA in RNA grazie all’attività dell’enzima RNA polimerasi. Un meccanismo che si scopre funzionare a una velocità fino a 10-20 volte superiore a quella finora misurata. La scoperta è di un gruppo di ricercatori dell’International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology (ICGEB) di Trieste, guidato da Alessandro Marcello, in collaborazione con il fisico Paolo Maiuri.

La prestigiosa rivista EMBO Reports ha dedicato alla ricerca la copertina del numero di dicembre. Il team italiano ha preso in esame il virus HIV, agente patogeno dell’AIDS, che si integra nel genoma della cellula infettata e sfrutta l’RNA polimerasi cellulare per trascrivere il proprio genoma. Utilizzando per la prima volta un metodo di microscopia a fluorescenza, che permette la visualizzazione del processo di trascrizione in cellule vive, i ricercatori hanno potuto misurare la velocità della polimerasi sul genoma di HIV in tempo reale. Risultato? I valori ottenuti  sono di  10-20 volte superiori a quelli finora misurati con altre tecniche.

Il metodo funziona come una sorta di ‘autovelox molecolare’: tracciando l’accumulo di RNA trascritto dal genoma del virus nel nucleo cellulare e ‘spegnendone’ poi la fluorescenza sul sito di trascrizione, i ricercatori sono riusciti  a calcolare in quanto tempo una nuova trascrizione viene completata, fino a ristabilire l’equilibrio nella cellula. L’analisi matematica di queste misure porta alla determinazione della velocità della polimerasi.

“La trascrizione è un processo fondamentale strettamente controllato dalla cellula – spiega Alessandro Marcello, responsabile del laboratorio di virologia dell’ICGEB – le nostre misure indicano che anche la velocità della polimerasi può essere un fattore importante nel regolare l’espressione genica”. Pensiamo alla distrofina, il gene più lungo che si conosca, la cui deficienza causa la distrofia muscolare: si stimava fino a oggi che per un singolo ciclo di trascrizione fossero necessarie ben sedici ore, un tempo molto lungo che aumenta il rischio di non portare a termine il processo. Con le nuove misure di velocità della polimerasi il tempo necessario alla trascrizione della distrofina sarebbe di molto ridotto, diminuendo enormemente il rischio di non completare la trascrizione di un gene essenziale”.

I prossimi passi dei ricercatori potrebbero andare nella direzione di comprendere da cosa dipenda la velocità di trascrizione dell’RNA, verificando, per esempio, se a modulare la polimerasi sia un acceleratore molecolare oppure il contesto morfologico della cellula: come per un’auto, infatti, la velocità dipende anche dalla tortuosità del percorso e dagli ostacoli che trova sul proprio cammino che, nel caso della polimerasi, sono rappresentati dall’impaccamento di DNA e proteine nella cromatina. Una volta appurati i fattori che influenzano il processo, si potrebbe vedere se eventuali alterazioni della velocità di trascrizione possano essere messe in relazione con patologie come le malattie genetiche o i tumori.

“Cambiare la scala di una semplice misura di un processo molecolare ha molteplici implicazioni, anche patogenetiche. È compito della ricerca di base comprenderne i meccanismi che poi potranno divenire bersaglio di eventuali nuovi approcci terapeutici” conclude Marcello.