I telomeri sono delle specie di “cappucci del DNA” che lo proteggono dalle possibili degradazioni. Nelle varie replicazioni cellulari i telomeri si deteriorano, accorciandosi, e il controllo sui possibili errori diminuisce aumentando gli effetti dell’invecchiamento.
La scoperta
I ricercatori dell’Istituto di Biologia Molecolare (IMB) e l’Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU) hanno ulteriormente indagato sui segreti dei telomeri e hanno scoperto che una molecola di RNA, denominata TERRA, aiuta a garantire che i telomeri molto corti (o rotti) si possano riparare.
Che funzione hanno i telomeri?
I telomeri proteggono le estremità dei nostri cromosomi, come il “tappino” di plastica alla fine di un laccio di una scarpa protegge da un eventuale sfilacciamento. Durante la vita di una cellula, i telomeri diventano gradualmente più brevi per ogni divisione cellulare e pertanto il tappo protettivo diventa meno efficace. Se diventano troppo corti, è un segnale per la cellula che il suo materiale genetico è compromesso e la cellula smette di dividersi. L’accorciamento dei telomeri e la ridotta divisione cellulare sono considerati un segno di invecchiamento e contribuiscono probabilmente al processo stesso di senescenza. Tuttavia, l’abbreviazione del telomero è anche un meccanismo di difesa contro il cancro perché le cellule altamente proliferative possono dividersi solo quando i loro telomeri non sono ridotti. Pertanto, l’abbreviamento del telomero è un’arma a doppio taglio e deve essere regolata attentamente per trovare un equilibrio tra invecchiamento e prevenzione del cancro.
Le considerazioni
“Nella vita di una cellula, è necessario trovare una sorta di equilibrio tra la prevenzione del cancro e l’invecchiamento: i telomeri sono il nesso tra i due, per cui comprendere come possano essere mantenuti è davvero importante“, ha dichiarato Brian Luke, professore presso la JGU Istituto per la Biologia e la Neurobiologia dello Sviluppo e Direttore Aggiunto presso IMB.
Luke e il suo laboratorio erano interessati a capire come la cellula riconosca questi telomeri abbreviati e danneggiati che hanno perso i loro tappini. Inoltre, hanno voluto determinare quali fattori siano importanti per promuovere la riparazione. Queste informazioni potrebbero aiutare a capire perché le cellule invecchiano o continuano a crescere.
Lo studio
Nel loro recente articolo, pubblicato nella rivista Cell, Luke e il suo gruppo hanno dimostrato che una delle chiavi per capire questo problema è la TERRA. TERRA è una specie di RNA, che si accumula specificamente alle estremità dei telomeri critici corti legandosi direttamente al DNA, che segnala alla cellula che questi telomeri dovrebbero essere riparati permettendo alla cellula di continuare a dividersi.
“Abbiamo già saputo che i telomeri corti svolgono un ruolo chiave nel determinare l’insorgenza della senescenza cellulare, ma non abbiamo capito quali caratteristiche dei telomeri corti siano importanti. “, ha detto Luke.
Diego Bonetti stava esaminando la regolazione della TERRA nel ciclo cellulare e scoprì che i suoi livelli erano diversi in differenti fasi del ciclo cellulare. Nel frattempo, Arianna Lockhart e Marco Graf stavano indagando sull’accumulazione di TERRA nei telomeri corti, quando scoprirono che il modello dell’accumulo ciclico di TERRA era diverso tra i brevi e lunghi telomeri, unirono le forze con Bonetti per dar vita a questo progetto.
I risultati
Il loro lavoro congiunto li ha portati a capire che TERRA effettivamente si accumula in tutti i telomeri, ma nei telomeri lunghi viene rapidamente rimosso con l’aiuto di proteine (Rat1 e RNase H2) che non sono presenti nei telomeri corti, il che significa che TERRA rimane per un tempo più lungo. Questo meccanismo assicura la successiva riparazione del telomero corto, cruciale per la sopravvivenza della cellula e per continuare a dividersi.
Nel futuro
Il lavoro di Luke è stato eseguito su un lievito tuttavia telomerasi e TERRA si trovano in tutti gli organismi con cromosomi lineari pertanto i ricercatori prevedono che il loro lavoro sia applicabile anche agli esseri umani. Il loro prossimo passo sarà quello di esaminare questi processi nelle cellule umane e capire le loro implicazioni per l’invecchiamento e il cancro.