Svelata la presenza e il ruolo delle strutture G-quadruplex nel genoma del Mycobacterium tuberculosis, il batterio responsabile della tubercolosi, grazie alle ricercatrici dell‘Università di Padova. I G-quadruplex potranno diventare potenziali bersagli terapeutici per lo sviluppo di nuovi approcci per combattere la tubercolosi.
Il team è stato guidato da Sara Richter del Dipartimento di Medicina Molecolare e da Roberta Provvedi del Dipartimento di Biologia. Hanno partecipato anche Ilaria Maurizio, Emanuela Ruggiero e Irene Zanin che condividono il primo nome.
“Nature Communications” ha pubblicato lo studio in questione dal titolo “CUT&Tag Reveals Unconventional G-Quadruplex Landscape in Mycobacterium tuberculosis in Response to Oxidative Stress”.
Struttura del DNA, le conformazioni alternative a quadrupla elica
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L’informazione genetica di ogni cellula è contenuta nel DNA. Watson e Crick nel lontano 1953 hanno dimostrato che esso assume una struttura a doppia elica. Numerosi studi successivi hanno provato che la struttura del DNA è molto più dinamica di quanto inizialmente ritenuto. Infatti, può assumere conformazioni alternative (non canoniche) rispetto alla doppia elica: una di queste è il ripiegamento a quadrupla elica, detto G-quadruplex. Si tratta di particolari conformazioni che il DNA può assumere in determinate regioni ricche di guanine (una delle quattro basi azotate che compongono il DNA). Queste strutture, ampiamente studiate negli organismi eucarioti come l’uomo, erano rimaste finora inesplorate nel regno batterico.
La differenza principale tra cellule eucariotiche (eucarioti) e cellule batteriche (procarioti) risiede nella presenza o assenza di un nucleo ben definito e di organelli interni. I batteri, essendo procarioti, mancano di un nucleo e di organelli delimitati da membrana, mentre gli eucarioti possiedono entrambe queste caratteristiche.
Mappata la presenza di G-quadruplex con la tecnica CUT&Tag
Utilizzando una tecnica innovativa chiamata CUT&Tag, le ricercatrici hanno mappato per la prima volta la presenza di G-quadruplex nel genoma del Mycobacterium tuberculosis. Hanno scopertoche queste strutture si formano prevalentemente all’interno dei geni codificanti, a differenza di quanto osservato negli eucarioti.
«Questo studio – affermaSara Richter – apre nuove prospettive nella comprensione dei meccanismi di regolazione genica e di risposta allo stress in Mycobacterium tuberculosis. Si tratta di un patogeno ancora molto temuto a livello globale. I G-quadruplex rappresentano potenziali bersagli terapeutici innovativi per lo sviluppo di nuovi approcci per combattere efficacemente la tubercolosi».
Stress ossidativo e formazione di G-quadruplex
Uno degli aspetti più rilevanti dello studio è il focus osservato nello stress ossidativo. Quest’ultimo si verifica quando vengono prodotti troppi radicali liberi (che in genere innescano l’infiammazione) e non ci sono abbastanza antiossidanti per controllarli.
Le ricercatrici hanno osservato che le condizioni di stress ossidativo promuovono la formazione di un maggior numero di G-quadruplex. Condizioni che sono simili a quelle che il batterio affronta all’interno dei macrofagi durante l’infezione. Inoltre, i geni che presentano queste strutture in condizioni di stress mostrano una ridotta espressione genica. Ciò suggerisce un possibile ruolo dei G-quadruplex nella risposta allo stress e nella sopravvivenza del batterio, diventando potenziali bersagli terapeutici.
Il lavoro sottolinea l’importanza della presenza femminile nella ricerca scientifica e l’impatto che può avere nello studio di problematiche di rilevanza globale come la tubercolosi.