Come possono le proteine di design contrastare il cancro?
I cromosomi, o molecole di DNA che si trovano nelle cellule che trasportano materiale genetico, sono "fermati" dai telomeri, che impediranno loro di "districarsi". I telomeri sono importanti anche nella crescita e nel processo di invecchiamento delle cellule, ma cosa succede quando il cancro le "dirotta" e questo può essere prevenuto?
"Una cellula normale cresce per il tempo necessario per lo sviluppo e il mantenimento del nostro corpo", spiega il professore associato Oliver Rackham, dell'Università dell'Australia occidentale a Crawley.
Alcuni meccanismi molecolari sono in atto nelle cellule che "dicono" loro quanto crescere e quando è il momento di smettere di crescere.
Uno di questi meccanismi coinvolge i telomeri, che sono i "cappucci" alle estremità dei cromosomi. I cromosomi trasportano informazioni genetiche.
I telomeri sono "attaccati" ai singoli filamenti di DNA che sono rimasti "sospesi" alle estremità, o terminali, dei cromosomi, fissandoli, per così dire.
“[Le cellule] controllano la loro crescita con un meccanismo di conteggio molecolare che dice alla cellula quanti anni ha. Ciò si verifica alle estremità dei nostri cromosomi che hanno dei piccoli cappucci ", dice Rackham.
“Ogni volta che la cellula si divide”, prosegue, “un po 'alla sommità del cromosoma scompare. Una volta che i cappucci si restringono a una certa lunghezza, la cellula sa che si è divisa troppe volte e quindi smetterà di crescere o morirà. "
Come il cancro disregola la crescita cellulare
Ma i problemi si verificano quando i telomeri non si accorciano in modo incrementale, come dovrebbero. Durante l'infanzia di una persona, i telomeri sono naturalmente "più longevi", poiché l'individuo ha ancora bisogno di crescere e svilupparsi.
Tuttavia, se, in età adulta, il meccanismo che regola l'accorciamento dei telomeri e quindi il processo di invecchiamento delle cellule viene interrotto ei telomeri non si accorciano, le cellule continuano a crescere in modo anomalo.
Questo, la ricerca ha dimostrato, è ciò che accade nel cancro. Come afferma Rackham, "le cellule [C] antenate sovvertono il meccanismo di conteggio che riduce le estremità dei nostri cromosomi in modo che le cellule tumorali continuino a replicarsi indefinitamente".
In che modo il cancro "dirotta" i telomeri? "[B] y producendo un enzima chiamato telomerasi di cui abbiamo bisogno quando siamo bambini e stiamo crescendo molto velocemente, ma che smettiamo di produrre quando smettiamo di crescere rapidamente", spiega Rackham.
Circa il 90% di tutte le cellule tumorali contiene telomerasi, interrompendo così il normale meccanismo di autoregolazione cellulare, osserva il ricercatore.
Queste proteine artificiali sono una "prima"
Rackham e un team di specialisti dell'Harry Perkins Institute of Medical Research dell'Università dell'Australia occidentale hanno lavorato per trovare un modo efficace per impedire alla telomerasi di facilitare la crescita anormale delle cellule nel cancro.
Questo enzima agisce “allungando” i telomeri che si trovano alle estremità dei cromosomi, praticamente “rinnovando” la loro vita.
Come hanno riportato in un articolo che ora è pubblicato sulla rivista Nature Communications, il team dell'Università dell'Australia occidentale ha sviluppato proteine artificiali che avvolgono le estremità dei cromosomi, impedendo così alla telomerasi di "rinforzare" i telomeri.
"Queste proteine", spiega Rackham, "bloccano il DNA [a filamento singolo] [che è protetto dai telomeri] in modo che la telomerasi non possa toccarlo".
“Il nostro laboratorio ha progettato proteine che, per la prima volta, possono effettivamente riconoscere il DNA a filamento singolo e legarlo. Fondamentalmente possiamo programmare queste proteine per bersagliarle ", osserva.
In questo modo, il team è riuscito a interrompere il meccanismo molecolare che il cancro avrebbe "dirottato" per alimentare la crescita incontrollata, e quindi dannosa, delle cellule.
I ricercatori hanno espresso il loro entusiasmo per la loro scoperta, sostenendo che lo sviluppo di proteine in grado di legarsi al DNA a filamento singolo potrebbe, in futuro, essere utilizzato in molteplici aree di interesse terapeutico.
"In questo studio abbiamo dimostrato di avere la capacità di progettare proteine che riconoscono specifiche sequenze di interesse [DNA a filamento singolo], con molte potenziali applicazioni in biologia e biotecnologia", concludono gli autori.
