I telomeri rappresentano la regione terminale di un cromosoma e sono costituiti da sequenze di DNA altamente ripetute. L’unico compito attribuitogli, fino ad ora, era quello di proteggere l’estremità del cromosoma stesso dal deterioramento o dalla fusione con cromosomi confinanti. Per questo sono sempre stati ritenuti incapaci di codificare proteine a causa delle loro semplici ripetizioni monotone di DNA. Grazie al progresso scientifico sembra invece che i minuscoli telomeri abbiano avere una potente funzione biologica. Come riportato nei Proceedings of the National Academy of Science, i ricercatori della UNC School of Medicine, Taghreed Al-Turki e Jack Griffith, hanno scoperto, sorprendentemente, che i telomeri contengono informazioni genetiche per la produzione di due piccole proteine, una delle quali è risultata elevata in alcune cellule tumorali umane, così come nelle cellule di pazienti affetti da difetti legati ai cromosomi.

“Sulla base della nostra ricerca, pensiamo che dei semplici test del sangue per queste proteine potrebbero fornire un valido screening per alcuni tipi di cancro e altre malattie umane”, ha dichiarato Griffith, Kenan Distinguished Professor di Microbiologia e Immunologia e membro del Lineberger Comprehensive Cancer Center dell’UNC. “Questi test potrebbero anche fornire una misura della ‘salute dei telomeri’, perché sappiamo che i telomeri si accorciano con l’età”.

Conoscere meglio i telomeri e tutte le loro abilità

I telomeri contengono una sequenza unica di DNA composta da infinite ripetizioni. Nei vertebrati la sequenza di nucleotidi nei telomeri è TTAGGG. Questa sequenza TTAGGG si ripete circa 2500 volte negli umani.  Due decenni fa, il laboratorio Griffith ha dimostrato che l’estremità del DNA di un telomero si avvolge su sé stesso per formare un piccolo cerchio, nascondendo così la parte terminale e bloccando le fusioni tra cromosomi. Quando le cellule si dividono, i telomeri si accorciano e alla fine diventano così corti che la cellula non può più dividersi correttamente, portando alla morte cellulare. Gli scienziati hanno identificato i telomeri per la prima volta circa 80 anni fa e, a causa della loro sequenza monotona, il dogma consolidato nel campo riteneva che i telomeri non potessero codificare per alcuna proteina, tanto meno per quelle con una potente funzione biologica. Nel 2011 un gruppo in Florida, che lavorava su una forma ereditaria di SLA, ha riferito che il colpevole era una molecola di RNA contenente una ripetizione di sei basi che, con un meccanismo nuovo, poteva generare una serie di proteine tossiche costituite da due aminoacidi che si ripetevano uno dopo l’altro. Al-Turki e Griffith notano nel loro articolo una sorprendente somiglianza di questo RNA con quello generato dai telomeri umani e hanno ipotizzato lo stesso meccanismo innovativo. Hanno condotto esperimenti – come descritto nell’articolo di PNAS – per dimostrare come il DNA telomerico possa istruire la cellula a produrre proteine di segnalazione che hanno chiamato VR (valina-arginina) e GL (glicina-leucina). Le proteine di segnalazione sono essenzialmente sostanze chimiche che innescano una reazione a catena di altre proteine all’interno delle cellule che poi portano a una funzione biologica importante per la salute o la malattia. Al-Turki e Griffith hanno quindi sintetizzato chimicamente VR e GL per esaminarne le proprietà utilizzando potenti microscopi elettronici, insieme a metodi biologici all’avanguardia, rivelando che la proteina VR è presente in quantità elevate in alcune cellule tumorali umane, così come in cellule di pazienti affetti da malattie derivanti da telomeri difettosi.

 

I telomeri per il futuro della medicina

“Pensiamo che sia possibile che con l’invecchiamento la quantità di VR e GL nel sangue aumenti costantemente, fornendo potenzialmente un nuovo biomarcatore dell’età biologica rispetto all’età cronologica”, ha detto Al-Turki, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Griffith. “Pensiamo che anche l’infiammazione possa innescare la produzione di queste proteine. La scoperta che i telomeri codificano due nuove proteine di segnalazione cambierà la nostra comprensione del cancro, dell’invecchiamento e di come le cellule comunicano con le altre cellule.

Questa scoperta potrebbe aprire nuovi importanti scenari, infatti i ricercatori affermano che: “La nostra priorità è sviluppare un semplice test del sangue per queste proteine. Questo potrebbe informarci sulla nostra età biologica e anche avvisarci preventivamente per scenari quali il cancro o l’infiammazione”.