Altro che legami a idrogeno: il vero collante del DNA è l’acqua

Dimenticate il dna autoassemblante. Ciò che permette la formazione della doppia elica così come siamo abituati a visualizzarla è – rullo di tamburi – l’acqua. Questo almeno è quello che sostengono i ricercatori della Chalmers University of Technology (Svezia) che in un interessante studio pubblicato sulla rivista Pnas riscrivono il ruolo dei legami idrogeno tra le basi azotate, che sebbene esistano e siano importantissimi non sarebbero il collante come finora creduto.

Il DNA e la doppia elica

Per capire il significato della nuova ricerca dobbiamo ricordarci come è fatto il dna. Una molecola è costituita da due filamenti, ciascuno composto da una catena di nucleotidi, cioè unità composte da un gruppo fosfato, uno zucchero (il desossiribosio) e una base azotata. Potete immaginarla come una scala a pioli: l’impalcatura esterna sono le catene di molecole di zucchero e gruppi fosfato, mentre i pioli sono le coppie di basi azotate (adenina-timina, guanina-citosina). Il tutto poi avvolto a dar la tipica struttura a doppia elica.

Lo studio

Secondo l’attuale teoria a tenere insieme i due filamenti di dna sarebbero particolari legami chimici chiamati legami idrogeno, che si instaurano a livello delle basi azotate. La nuova ricerca però mette in dubbio questo postulato della biologia, riscrivendo il ruolo dei legami idrogeno come collante della doppia elica.

Il gruppo svedese ha infatti provato a mettere il dna in una soluzione diversa da quella acquosa in cui solitamente si trova immerso, trasferendolo dunque da un ambiente idrofilo a uno idrofobo.
Un esperimento che – stando a quanto scrivono gli autori dell’articolo – nessuno aveva mai provato, e per questo non si sapeva cosa potesse succedere.

I ricercatori hanno così osservato che in ambiente idrofobo la struttura del dna cambia: il doppio filamento si svolge un po’, esponendo le coppie di basi azotate (i pioli della scala). E succede che in certi punti le coppie di basi azotate si sciolgano, aprendo dei buchi nella molecola, così come avviene normalmente quando la cellula deve agire sul dna per replicarlo, leggerlo e copiarlo o ripararlo.

L’acqua, il vero collante

Questo comportamento ha indotto gli scienziati a pensare che forse la vera forza che tiene insieme i due filamenti della molecola non siano i legami idrogeno ma l’acqua, o per meglio dire lo scarso feeling che le basi azotate hanno verso la soluzione acquosa in cui di norma il dna è immerso.

Le basi azotate sono idrofobe, rifuggono l’acqua, e si nascondono all’interno della doppia elica. Ma quando l’ambiente circostante cambia e l’acqua viene esclusa, ecco che si rendono disponibili.

Seguendo questa logica, il modo che la cellula ha per interagire con il dna e completare alcune sue funzioni fondamentali è quello di creare un ambiente idrofobico là dove serve.

“Le cellule vogliono proteggere il loro dna e non esporlo ad ambienti idrofobici, che a volte possono contenere molecole dannose”, ha commentato Bobo Feng, uno dei ricercatori dietro lo studio. “Ma allo stesso tempo, il dna delle cellule deve aprirsi per poter essere utilizzato. Riteniamo che la cellula mantenga il suo dna in una soluzione acquosa per la maggior parte del tempo, ma non appena vuole fare qualcosa con il suo dna, come leggerlo, copiarlo o ripararlo, espone il dna a un ambiente idrofobo”.

E come ricreare un ambiente idrofobico? Avvalendosi di proteine catalitiche, come RecA nei batteri e Rad51 nelle cellule umane, che sarebbero fatte in modo tale da predisporre all’apertura della doppia elica.

Per i ricercatori comprendere meglio la natura del dna è fondamentale se si vogliono sconfiggere malattie come il cancro o sviluppare nuove strategie per annientare batteri patogeni. E questo studio potrebbe aver dato un contributo importante.

Via: Wired.it

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