Il Nobel per la chimica va alla riparazione del Dna

Chimica, ma in un senso che ci riguarda tutti molto da vicino. Quest’anno infatti, il Royal Swedish Academy of Sciences ha deciso di assegnare il premio Nobel per la chimica aTomas Lindahl, Paul Modrich e Aziz Sancar, per i loro “studi sui meccanismi di riparazione del dna”. Lavorando indipendentemente, i tre scienziati hanno infatti svelato, a livello molecolare, i processi con cui le cellule correggono gli errori e idanni che si accumulano costantemente all’interno del loromateriale genetico, a causa dell’attività cellulare o per effetto disostanze chimiche nocive e radiazioni. Le scoperte di Lindhal,Modrich e Sancar hanno quindi avuto conseguenze fondamentali sia nel campo della biologia che della medicina, perché hanno permesso di indagare la genesi di fenomeni fisiologici comel’invecchiamento (causato almeno in parte dall’accumulo di mutazioni nel dna cellulare), o l’insorgere di malattie terribili come i tumori.

Ogni cellula del nostro organismo possiede all’interno del nucleo una copia sostanzialmente uguale del nostro dna. Eppure questi filamenti vengono sottoposti ogni giorno a moltissime reazioni chimiche, processi come la replicazione che (come tutte le reazioni chimiche) sono proni a errori, e dovrebbero determinare col tempo l’accumulo di mutazioni casuali nel dna cellulare. Per questo fino a metà del secolo passato gli scienziati ritenevano che le molecole del dna, la cosiddetta base della vita, fossero estremamente stabili. A smentire questa ipotesi, verso la fine degli anni ’60, sono stati gli studi di Tomas Lindhal, all’epoca un ricercatore appena laureato all’università di Princeton.

Lavorando con l’rna, Lindhal si stupì per la facilità con cui queste molecole venivano degradate in presenza di calore, e iniziò a sospettare che anche la molecola gemella, il dna, non fosse poi resistente come si pensava. Tornato in patria, al KarolinskaInstitutet di Stoccolma, dimostrò quindi la fondatezza dei suoi sospetti: il dna è una molecola chimicamente instabile, e si degrada naturalmente ad un ritmo tale che ogni giorno nel genoma delle nostre cellule dovrebbero accumularsi migliaia di mutazioni potenzialmente devastanti. Come facciamo ad essere ancora in vita? L’intuizione di Lindhal gettò le basi per un nuovo campo di studi: all’interno delle cellule devono esistere meccanismi specializzati nella riparazione del dna.

Nel 1974 lo scienziato ne identificò uno: un enzima batterico che interviene in caso di erroneo accoppiamento delle basi azotate, dovuto alla loro intrinseca instabilità chimica. Continuando su questo filone di ricerca, negli anni seguenti Lindhal chiarì il funzionamento di quello che oggi è noto come base excision repair, dimostrandone il funzionamento nelle cellule umane in vitro nel 1996.

A provocare mutazioni nel dna comunque non è solo la sua instabilità chimica, ma anche l’azione di sostanze e radiazioninocive, come i raggi ultra violetti. È di questo che si è interessato nella sua carriera Aziz Sancar. Nel 1976, quando era ancora un dottorando, il ricercatore turco riuscì a clonare per la prima volta un enzima che nei batteri ripara i danni provocati da alte dosi diraggi uv, un meccanismo noto come nucleotide excision repair. Negli anni seguenti ne identificò il funzionamento, svelando i meccanismi molecolari con cui queste proteine tagliano ifilamenti di Dna danneggiato ed eliminano la porzione mal funzionante del codice genetico. Pubblicati i suoi risultati nel 1983,Sancar aiutò in seguito a chiarire i meccanismi che riparano i danni da raggi Uv anche nelle cellule umane.

Paul Moldrich, americano classe 1946, ha dedicato il suo lavoro ad un altro meccanismo fondamentale della riparazione del dna: il cosiddetto mismatch repair, o riparazione del danno da appaiamento errato, un errore che avviene quando una delle basi azotate viene “cucita” nel punto sbagliato di un filamento durante la replicazione del dna. Nella sua carriera Moldrich ha scoperto il meccanismo molecolare alla base della riparazione di questo tipo di errori, e ha individuato e clonato moltissimi degli enzimi coinvolti nel mismatch repair, arrivando a ricreare il fenomeno in vitro negli anni ’80.

I tre meccanismi studiati da Lindhal, Sancar e Moldrich sono solo una piccola parte dell’arsenale molecolare con cui le nostre cellule si difendono dall’accumulo di errori nel dna. Le loro ricerche però hanno dato il via ad un campo di studi che, spiega il comitato delNobel nelle motivazioni del premio, non solo ha ampliato moltissimo le nostre conoscenze sul funzionamento degli organismi viventi, ma che in futuro potrebbe generare trattamenti salvavita per patologie, come i tumori, o gravi malattie genetiche.

via Wired.it