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Nel cuore della telomerasi

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Telomeri. Credit: U.S. Department of Energy Human Genome Program / Wikimedia Commons. Licenza: Public Domain.

Nella partita a scacchi contro i tumori, disattivare l'immortalità delle cellule è certamente una delle mosse più importanti, se non addirittura lo scacco matto. A differenza delle cellule sane, infatti, quelle tumorali non vanno incontro a morte dopo un certo numero di divisioni. Questo è dovuto alla telomerasi, un enzima che nelle cellule sane è inattivo, mentre risulta funzionante in quelle altamente mutate dei tumori.

La telomerasi è stata studiata soprattutto in organismi piuttosto semplici, e la struttura di quella umana era poco nota. Ora, però, gli scienziati dell'Università della California Berkeley sono riusciti a ottenere la struttura della telomerasi umana ad alta risoluzione. Il loro lavoro è stato recentemente pubblicato sulla rivista Nature.

Il compito della telomerasi è tanto semplice quanto fondamentale nel determinare la vita o la morte delle cellule. Permette infatti di mantenere la lunghezza delle estremità dei cromosomi (i telomeri, appunto), che si accorciano a ogni divisione cellulare, perché il normale apparato di replicazione del DNA non è in grado di copiarli. L'accorciamento avviene normalmente nelle cellule sane, dove la telomerasi è inattiva, e determina, a un certo punto, la morte della cellula. Ma nei tumori tutto cambia: la telomerasi è attiva e fa sì che le estremità dei cromosomi si mantengano sempre della stessa lunghezza, impedendo alla cellula di morire. Ecco perché l'enzima è di grande interesse nella ricerca scientifica e la sua scoperta è valsa, nel 2009, il Nobel per la Fisiologia o Medicina ai biologi Elizabeth Blackburn, Carol Greider e Jack Szostak.

Elizabeth Blackburn (sinistra) e Carol Greider (destra), vincitrici nel 2009 del premio Nobel per la Fisiologia o Medicina con Jack Szostak per la scoperta della telomerasi in Tetrahymena thermophila.  Fonte: Science History Insitute. Licenza Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported.

Studiare l'enzima non è semplice. Si tratta di una struttura complessa, formata da una proteina principale, RNA e diverse altre proteine accessorie necessarie per il suo funzionamento; un macchinario complicato nel quale gli elementi sono strettamente legati tra loro, e nel quale la relazione tra struttura e funzione è di fondamentale importanza. "Ci sono voluti molto tempo e perseveranza", ha commentato in un comunicato Kathleen Collins, che ha condotto la ricerca appena pubblicata e ha studiato l'enzima per 26 anni, lavorando anche con Carol Greider.

"Questo lavoro è un grande passo avanti, perché permette di vedere molto bene l'interazione tra le componenti proteiche e l'RNA", spiega Elena Giulotto, docente di biologia molecolare all'Università di Pavia e autrice di diversi articoli sulla telomerasi. "Studiare l'interazione tra i diversi componenti permette di capire il funzionamento dell'enzima, cosa non va a livello molecolare quando c'è una mutazione e di indentificare possibili target per una terapia mirata".

In questo lavoro è stato fondamentale l'impego del microscopio crioelettronico, uno strumento che, oltre a permettere di avere immagini ad altissima risoluzione, può essere impiegato su molecole complesse che non possono essere cristallizzate, come nel caso della telomerasi. La risoluzione attuale non è ancora sufficiente per poter disegnare inibitori ad hoc, ma i ricercatori stanno già provando a migliorarla ulteriormente, per portarla da 9 fino a 3 o 4 Ångstroms, circa l'equivalente di due atomi di carbonio.

Sebbene la rilevanza della telomerasi sia principalmente collegata al suo ruolo nello sviluppo dei tumori, l'enzima è coinvolto anche in altre patologie. "Esistono malattie, per fortuna molto rare, come la discheratosi congenita, dovute a mutazione nei geni che codificano per le proteine che fanno parte del complesso della telomerasi", spiega ancora Giulotto. "Dallo studio si può capire meglio come queste mutazioni vadano poi a determinare il malfunzionamento della proteina".

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