Come fa il Dna a replicarsi perfettamente e a non “rovinarsi” quando una cellula si divide in due? La risposta a questa domanda, fornita nei primi anni Ottanta da Elizabeth Blackburn, Carol Greider e Jack Szostak, è valsa oggi il Premio Nobel per la Medicina ai tre scienziati.
Durante la divisione cellulare, le molecole di Dna si trovano impacchettate in strutture a forma di bastoncino, i cromosomi; il fatto che si possano “sdoppiare” mantenendosi intatti si deve alle loro parti terminali, chiamate telomeri, a all’enzima che li forma, la telomerasi. Oltre a essere una pietra miliare della biologia, la loro scoperta rende anche conto di alcuni meccanismi dell’invecchiamento cellulare: man mano che la cellula si replica i telomeri si accorciano. Ciò implica che, se l’attività della telomerasi è elevata, la lunghezza dei telomeri è mantenuta più a lungo e la cellula invecchia lentamente (come accade nelle cellule cancerose, che possono essere considerate eterne).
Fin dagli anni Trenta si pensava che i telomeri svolgessero un ruolo protettivo, impedendo che i vari cromosomi si attaccassero gli uni agli altri, ma restava un mistero come ciò avvenisse. Negli anni Cinquanta, quando Watson e Crick resero nota la struttura del Dna e si comprese che i geni vengono copiati durante la divisione cellulare, saltò fuori un altro problema: per il modo in cui avviene fisicamente il processo di replicazione, sembra infatti che la parte terminale di una delle due stringhe del Dna non possa essere “masterizzata”. Di conseguenza i cromosomi dovrebbero accorciarsi a ogni ciclo cellulare, cosa che però non accade.
Il perché si è capito quando i tre ricercatori hanno scoperto la funzione esatta dei telomeri. Elizabeth Blackburn, dell’Università della California (San Francisco), stava studiando la Tetrahymena, un organismo ciliato unicellulare, quando identificò una sequenza di Dna – CCCCAA – ripetuta numerose volte alla fine di un cromosoma. Nello stesso periodo Jack Szostak, allora alla Harvard Medical School, aveva visto che una piccola molecola di Dna (un minicromosoma) veniva rapidamente degradata se introdotta in una cellula di lievito.
Blackburn presentò la sua ricerca durante una conferenza nel 1980 cui assistette anche Szostak e i due cominciarono a collaborare: la ricercatrice isolò una sequenza CCCCAA dalla sua Tetrahymena e Szostak la accoppio ai suoi minicromosomi da inserire nella cellula di lievito. I risultati, pubblicati nel 1982, mostrano che la sequenza protegge i minicromosomi dalla degradazione. Più tardi divenne chiaro che queste sequenze si trovano nella maggior parte degli organismi, dall’ameba all’essere umano, e che hanno in tutti la medesima funzione.
La scoperta dell’enzima responsabile della formazione dei telomeri si deve invece all’allieva di Blackburn, Carol Greider. Nel 1984, la studentessa scoprì che la telomerasi allunga i telomeri creando una sorta di piattaforma che permette la copia completa dell’intera stringa del Dna senza che alcuna informazione vada perduta.
Negli ultimi anni gli scienziati hanno cominciato a indagare il ruolo che i telomeri potrebbero avere nell’invecchiamento cellulare. Il gruppo di ricerca di Szostak ha identificato una mutazione che porta a un graduale accorciamento dei telomeri in alcune cellule di lievito, e che causa un blocco della replicazione e un invecchiamento prematuro della cellula. Il gruppo di Greider ha poi mostrato che la senescenza delle cellule negli esseri umani è ritardata proprio dalla telomerasi. (t.m.)
Elizabeth H. Blackburn è nata in Tasmania nel 1948 e ha la cittadinanza sia australiana sia statunitense. Ha insegnato biologia e fisiologia alla University of California di San Francisco dal 1990.
Carol W. Greider è nata a Sand Diego nel 961. Dal 1887, dopo le ricerche di post-dottorato presso il Cold Spring Harbor Laboratory, è divenbtata docente di biologia molecolare e genetica Johns Hopkins University School of Medicine di Baltimora.
Jack W. Szostak è nato a Londra nel 1952, ma la sua cittadinanza è statunitense e ha studiato presso la Harvard Medical School dal 1979. Attualmente è docente di genetica al Massachusetts General Hospital di Boston e all’ Howard Hughes Medical Institute.
Fonte: NobelPrize.org
