Scoperta la proteina “controllore del traffico” che protegge il DNA e può uccidere le cellule tumorali

I ricercatori della Mayo Clinic hanno identificato una proteina che agisce come un controllore del traffico per il DNA, prevenendo i danni durante la divisione cellulare, una scoperta che potrebbe portare a nuove terapie contro il cancro, secondo uno studio pubblicato su Nature.

I ricercatori della Mayo Clinic hanno identificato una proteina che agisce come un controllore del traffico per il DNA, prevenendo i danni durante la divisione cellulare, una scoperta che potrebbe portare a nuove terapie contro il cancro, secondo uno studio pubblicato su Nature.

“Il DNA è il codice della vita. È fondamentale per il funzionamento di una cellula, ma è anche fondamentale per il nostro essere e definisce ciò che siamo”, afferma Zhenkun Lou, Swanson/Schmucker Endowed Professor to Support Health and Cancer Research presso la Mayo Clinic e autore senior del nuovo studio.

Quando le cellule si dividono, il DNA deve essere copiato da una cellula all’altra, un processo chiamato replicazione.

Il team di ricerca del Dr. Lou ha scoperto che una proteina chiamata KCTD10 svolge un ruolo sorprendente nella protezione del DNA durante questa fase critica.

Agendo come un sensore integrato, KCTD10 aiuta a proteggere il meccanismo di replicazione del DNA dai danni.

Le cellule dipendono anche da un altro processo chiave chiamato trascrizione, in cui la cellula decodifica il DNA per creare RNA. Quell’RNA può poi essere tradotto in proteine, che sono essenziali per i tessuti sani e le funzioni quotidiane del corpo.

Il problema è che le diverse macchine che eseguono questi due processi – replicazione e trascrizione – viaggiano sullo stesso filamento di DNA, come una stretta autostrada.

Il meccanismo di replicazione si muove più velocemente del macchinario di trascrizione. Pertanto, le collisioni con conseguente danneggiamento del DNA si verificano inevitabilmente.

Fino ad ora i ricercatori non sapevano come le cellule comunicano per prevenire o riprendersi da queste collisioni.

Il team di ricerca del Dr. Lou ha visto che KCTD10 può percepire quando sta per verificarsi una collisione e agire come un controllore del traffico, innescando una serie di risposte per prevenirla.

La proteina attiva un enzima chiamato CUL3 che interviene per dire al meccanismo di trascrizione più lento di spostarsi e consentire al meccanismo di replicazione di passare, evitando rotture dannose per il DNA. CUL3 e KCTD10 raggiungono questo obiettivo attraverso un processo chiamato ubiquitinazione che rimuove le proteine davanti al macchinario di replicazione.

È stato a lungo osservato che la replicazione e la trascrizione del DNA vanno nella stessa direzione. I risultati di questo studio suggeriscono che KCTD10 può svolgere un ruolo significativo in questo, modellando l’organizzazione complessiva del genoma umano.

Uccidere le cellule tumorali

“Mi sono interessato all’idea che se riusciamo a capire meglio come questi processi si verificano normalmente, allora possiamo indirizzare in modo più efficace le cellule tumorali dove questi processi non funzionano correttamente, ribaltandole oltre il limite verso la morte cellulare”, afferma Jake Kloeber, uno studente di dottorato e co-autore principale dello studio.

Ha condotto lo studio nella componente di dottorato di ricerca della sua doppia laurea presso la Mayo Clinic Graduate School of Biomedical Sciences e la Mayo Clinic Alix School of Medicine. Kloeber ha in programma di intraprendere una carriera come medico-scienziato in radioterapia oncologica.

Quando KCTD10 manca, porta a instabilità genomica e mutazioni che possono portare alla formazione di tumori. Ricerche precedenti hanno anche dimostrato che i ritardi nello sviluppo sono legati alla perdita di KCTD10.

D’altra parte, nelle cellule tumorali che non hanno la protezione di KCTD10 perché i meccanismi di replicazione e trascrizione non funzionano correttamente, la proteina mancante può fungere da biomarcatore per la vulnerabilità di queste cellule tumorali.

“Possiamo trarne vantaggio e attaccare quelle cellule tumorali quando sono più vulnerabili, il che apre una nuova finestra terapeutica per noi per trattare alcuni tipi di cancro”, afferma il dottor Lou.

I prossimi passi in questa ricerca sono l’identificazione di quali tipi di cancro mancano di questa proteina e l’individuazione di modi per colpire quelle cellule tumorali con farmaci antitumorali nuovi o esistenti.

La ricerca fa parte di uno sforzo più ampio presso la Mayo Clinic chiamato iniziativa Precure focalizzata sullo sviluppo di strumenti che consentono ai medici di prevedere e intercettare i processi biologici prima che evolvano in malattia o progrediscano in condizioni complesse e difficili da trattare.

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