Sequenziatori digitali per la riparazione di cellule con genoma aberrato e per l’attivazione dell’apoptosi come estrema difesa contro la proliferazione neoplastica
18 novembre2009 R. M. Ardito Marretta, G. Barbaraci
Come è noto, un ciclo cellulare è composto da una sequenza estremamente complessa e ordinata di eventi secondo cui una singola cellula madre, dopo un periodo di quiescenza identificato come fase G0, si divide in due cellule figlie che hanno gli stessi elementi costitutivi della madre (fasi G1, S, G2 e M).
Durante tutte le fasi di transizione, una cellula deve obbligatoriamente attraversare dei “punti di controllo” o checkpoints in attesa che questi emettano "luce verde" per l’ammissione alle fasi successive.
Tutti questi parametri inerenti il ciclo cellulare sono regolati e accordati da segnali di network proteici estremamente complessi e attualmente non identificati pienamente con i metodi della biologia convenzionale.
Di conseguenza, nuovi approcci quali la modellizzazione matematica, la dinamica dei sistemi non lineari e l’analisi dei segnali digitali rivestono un’importanza sempre crescente per indagini più approfondite sulla natura dei processi biomolecolari.
In questa prospettiva, sebbene le discipline aerospaziali possano apparire anni-luce distanti dalla biologia, due ricercatori dei Dipartimenti di Ingegneria Strutturale & Aerospaziale e di Meccanica dell’Università di Palermo stanno cercando, con l’impiego di originali tecniche di controllo digitale, di esaminare minutamente i ruoli specifici delle specie molecolari nel coordinamento di svariati eventi che vanno dalla sintesi del DNA, al controllo dell’integrità del genoma e all’emergenza.
In un lavoro recentemente pubblicato dalla rivista statunitense Molecular & Cellular Biomechanics, R. Ardito Marretta e G. Barbaraci hanno presentato una piattaforma digitale in grado sia di replicare i segnali dei network cellulari sia di assegnare le corrette dinamiche proteiche dell’oncosoppressore p53 e del suo antagonista, l’oncogene Mdm2, per una completa riparazione del DNA aberrato. La legge di variazione delle concentrazioni (oscillatorie) di queste due proteine viene governata da una legge di controllo digitale capace di sequenziare, istante per istante, l’evoluzione dell’azione riparatrice sul genoma.
In termini più semplici, il controllo della riparazione del DNA mantiene gli attori protagonisti ma ne riscrive il “copione” escludendo dalla “sceneggiatura” i network proteici allocati in ogni cellula umana. In tal modo è stato possibile ricostruire ed ottimizzare i tracciati molecolari coinvolti nella riparazione del DNA ma, ed è questa la novità, qualora il sistema p53/Mdm2 entrasse in avaria, è stato possibile attivare specifici geni-bersaglio capaci di eseguire la morte cellulare programmata (apoptosi) ed evitare la proliferazione neoplastica.
I ricercatori dell’Università di Palermo sono convinti che, qualora i loro risultati fossero confermati con esperienze in vivo ed in vitro, si potrebbe dimostrare l’esistenza di un meccanismo apoptico indipendente dai fattori “ambientali” del ciclo cellulare e che i suoi percorsi di attivazione si allineano a un principio generale che può quindi essere assunto come universale.
