Un gruppo di ricerca del CNR-Istituto Officina dei Materiali (IOM) ha contribuito a chiarire uno dei processi più delicati e fondamentali della biologia cellulare: il modo in cui le cellule elaborano le informazioni genetiche contenute nell’RNA.
Lo studio, pubblicato come Breakthrough Article sulla prestigiosa rivista Nucleic Acids Research, è stato condotto da Pavlína Pokorná e Alessandra Magistrato del CNR-IOM in collaborazione con il gruppo di Vladimir Pena del The Institute of Cancer Research.
La ricerca si concentra sullo splicing dell’RNA, il meccanismo che permette alle cellule di “tagliare e ricombinare” le informazioni genetiche prima della produzione delle proteine. Quando questo processo non funziona correttamente, possono insorgere numerose malattie, tra cui tumori e patologie neurodegenerative.
Utilizzando simulazioni computazionali avanzate, il team è riuscito a osservare a livello atomistico come alcune molecole di RNA riescano a riconoscersi con estrema precisione all’interno della cellula e a trasmettersi le informazioni genetiche prima della produzione delle proteine.
In particolare, i ricercatori hanno svelato un meccanismo molecolare finora sconosciuto, descritto come una sorta di “molla caricata”: una struttura molecolare accumula energia grazie all’interazione con specifiche proteine e la rilascia nel momento necessario al corretto riconoscimento delle sequenze genetiche dell’RNA messaggero.
“Per noi è stato particolarmente interessante riuscire a collegare dati strutturali e simulazioni atomistiche, per caratterizzare passaggi intermedi del processo di riconoscimento di splicing che finora erano rimasti invisibili alle tecniche di biologia strutturale”, commenta Alessandra Magistrato, dirigente di ricerca del CNR-IOM presso SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati. “L’integrazione e la sinergia fra dati di biologia strutturale e avanzate simulazioni al computer ci permette di comprendere in modo accurato come funzionano sistemi biologici estremamente complessi e dinamici”.
“Per la prima volta siamo riusciti a visualizzare i processi dinamici dello splicing con tale livello di dettaglio ed è stato davvero affascinante osservare queste molecole all’opera”, aggiunge Pavlína Pokorná, prima autrice dello studio. “Il nostro approccio modellistico può fungere da guida per studi analoghi su altri processi cellulari, consentendoci di aggiungere ulteriori tasselli al nostro quadro di comprensione dell’espressione genica”.
Questa scoperta offre nuove prospettive per lo studio dei meccanismi molecolari coinvolti in molte malattie, tra cui diversi tipi di tumore.
Il lavoro è stato sostenuto da Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro e dal centro di supercalcolo CINECA attraverso l’iniziativa ISCRA.
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