Il team dell’UCL rivela la prima struttura cristallina del DNA i-motif, aprendo nuove prospettive per il trattamento del diabete attraverso la progettazione razionale di farmaci.
La Scoperta della Struttura Cristallina del DNA i-Motif: Una Nuova Frontiera nella Ricerca sull’Insulina e il Diabete
Un team di ricerca dell’University College London (UCL) ha recentemente fatto una scoperta straordinaria che potrebbe cambiare il corso della ricerca sul diabete. Gli scienziati, guidati dalla dottoressa Zoë Waller della UCL School of Pharmacy, hanno ottenuto la prima struttura cristallina di una forma alternativa del DNA, conosciuta come i-motif, aprendo la strada a nuove possibilità per comprendere il ruolo del gene dell’insulina e, potenzialmente, sviluppare trattamenti più efficaci per il diabete.
Il DNA e le sue Strutture Alternative
La maggior parte delle persone conosce il DNA nella sua forma di doppia elica, una struttura a spirale formata da due filamenti che si avvolgono attorno a un asse comune. Tuttavia, il DNA può assumere anche altre forme strutturali, che in passato sono state considerate mere curiosità molecolari. Oggi, però, sappiamo che queste strutture alternative possono svolgere un ruolo chiave nello sviluppo di malattie genetiche, tra cui il diabete e il cancro.
Una di queste strutture è il DNA i-motif, una conformazione insolita che assomiglia a un nodo e che è stata confermata nelle cellule umane viventi solo recentemente, nel 2018. In questo contesto, la nuova scoperta del team dell’UCL rappresenta un avanzamento cruciale. Il loro studio, pubblicato su Nature Communications, ha cristallizzato per la prima volta questa struttura, offrendo agli scienziati una visione dettagliata del suo aspetto e delle sue interazioni a livello molecolare.
Il Ruolo del Gene dell’Insulina
L’insulina è un ormone essenziale nella regolazione del glucosio nel sangue, e qualsiasi alterazione nel suo processo di produzione o attivazione può portare allo sviluppo del diabete. Precedenti studi avevano già indicato l’esistenza di una regione del gene dell’insulina capace di formare strutture di DNA alternative. Tuttavia, fino a oggi, non era chiaro come queste strutture potessero influenzare la funzione dell’insulina.
La dottoressa Waller e il suo team hanno dimostrato che diverse sequenze del gene dell’insulina possono ripiegarsi in modi diversi, formando strutture i-motif. Questa scoperta suggerisce che le varianti di sequenza potrebbero influenzare direttamente il comportamento del gene dell’insulina, contribuendo alla regolazione della sua attivazione o disattivazione. Questi risultati potrebbero aiutare a spiegare perché alcune persone sono più inclini allo sviluppo del diabete rispetto ad altre.
La Cristallografia a Raggi X: Una Finestra sul DNA
Per visualizzare la struttura i-motif del DNA, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica nota come cristallografia a raggi X, un metodo sofisticato che consente di determinare l’esatta disposizione degli atomi all’interno di un cristallo. Questo approccio ha permesso al team di Waller di vedere per la prima volta la struttura dettagliata dell’i-motif e di identificare le interazioni che permettono al DNA di formare questa particolare configurazione.
“Le nostre analisi hanno rivelato che alcune sequenze di DNA hanno interazioni speciali che facilitano la formazione di strutture alternative come l’i-motif,” ha spiegato la dottoressa Waller. Questo risultato rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione delle funzioni e delle implicazioni delle strutture alternative del DNA.
Implicazioni per il Trattamento del Diabete
Le scoperte del team dell’UCL non sono importanti solo da un punto di vista teorico, ma hanno potenziali applicazioni concrete nella medicina. Conoscere la struttura esatta del DNA i-motif nel gene dell’insulina potrebbe permettere agli scienziati di progettare farmaci specifici che interagiscono con questa struttura. Questo approccio, noto come progettazione razionale di farmaci, si basa sulla modellazione di molecole in grado di legarsi precisamente a una determinata conformazione del DNA.
Poiché ora gli scienziati conoscono la forma tridimensionale dell’i-motif, possono simulare digitalmente l’interazione di molecole chimiche con questa struttura, accelerando così il processo di scoperta di nuovi farmaci. Se queste molecole dimostrano di essere efficaci nel legare l’i-motif e nel modulare l’attività del gene dell’insulina, potrebbe aprirsi una nuova strada per il trattamento del diabete.
Prospettive Future
La ricerca sull’i-motif e le sue implicazioni non si ferma al gene dell’insulina. Questa struttura alternativa del DNA potrebbe essere presente in altre regioni del genoma umano, e le tecniche sviluppate dal team di Waller potrebbero essere applicate anche ad altri geni coinvolti in malattie genetiche. “La nostra scoperta fornisce un modello utile per lo studio di altri bersagli genetici che formano strutture simili,” ha spiegato la dottoressa Waller.
Questa scoperta, finanziata da Diabetes UK, rappresenta solo l’ultimo traguardo di una lunga tradizione di ricerca sulla caratterizzazione delle strutture alternative del DNA presso l’UCL. Già nel 2011, il team aveva rivelato la prima struttura cristallina di un’altra conformazione di DNA, chiamata G-quadruplex, e nel 2018 aveva dimostrato che il telomero umano può formare giunzioni. Questi studi pionieristici sottolineano l’importanza della comprensione delle diverse forme di DNA per il progresso nella medicina genetica.
Credito
Dilek Guneri et al, Scuola di Farmacia dell’UCL
Conclusione
La scoperta della struttura cristallina del DNA i-motif apre una nuova fase nella ricerca sul diabete, offrendo potenziali applicazioni per lo sviluppo di farmaci mirati. Sebbene ci sia ancora molto da scoprire, questa ricerca offre una speranza concreta per migliorare i trattamenti disponibili per il diabete e altre malattie genetiche. Grazie al lavoro della dottoressa Waller e del suo team, siamo sempre più vicini a comprendere appieno le complessità del nostro patrimonio genetico e a sfruttarle per il bene della medicina.