Nuovo biosensore sviluppato per la rilevazione in tempo reale dei danni al DNA

La ricerca scientifica continua a far progressi sempre più sorprendenti, e uno di questi è stato raggiunto dall’Università Nazionale di Pusan (Corea del Sud), che ha sviluppato un biosensore capace di rilevare i danni al DNA in tempo reale. Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per ottimizzare il trattamento del cancro, identificare i fattori di danno al DNA e delucidare i meccanismi di riparazione. Le rotture a doppio filamento (DSB) sono uno dei tipi di danno al DNA più gravi, in cui entrambi i filamenti di DNA si rompono nello stesso punto. Questo tipo di danno può influenzare negativamente la crescita e il funzionamento delle cellule. Attualmente, le DSB vengono rilevate con tecniche di immunocolorazione, che identificano i marcatori che accompagnano il danno al DNA, come la proteina γH2AX. Tuttavia, questi metodi non possono essere utilizzati per rilevare le DSB in tempo reale nei campioni viventi. In uno studio pubblicato su Biomaterials Research, i ricercatori hanno descritto un biosensore a risonanza di energia di fluorescenza (FRET) in grado di rilevare le DSB in tempo reale e di fornire informazioni su γH2AX basate sul tempo e sulla posizione. Il professore associato Tae-Jin Kim, della Pusan National University, in Corea, che ha guidato lo studio, ha affermato che “il biosensore che abbiamo progettato potrebbe essere utile in aree come il trattamento del cancro e la scoperta di farmaci”.

I biosensori FRET

I sensori FRET, così sono stati denominati questi biosensori appena creati, sono costituiti da due proteine o coloranti fluorescenti – un donatore e un accettore – che studiano le interazioni tra le molecole biologiche. Il trasferimento di energia e, di conseguenza, la quantità di luce emessa (il segnale FRET) dipende dalla distanza e dall’orientamento tra i due coloranti. I ricercatori hanno collegato i coloranti fluorescenti a proteine coinvolte nella risposta cellulare al danno al DNA, ovvero il substrato H2AX e il dominio BRCT1. Il substrato H2AX è un bersaglio che la proteina H2AX lega e fosforila (formando γH2AX). D’altra parte, il dominio BRCT1 agisce come sito per l’accumulo di proteine di riparazione, tra cui γH2AX. Pertanto, quando si verifica una DSB, γH2AX viene attratto dal dominio BRCT1, provocando un cambiamento conformazionale nelle proteine fluorescenti e quindi una variazione del segnale FRET. I ricercatori hanno poi confermato la validità del sensore introducendo i plasmidi (DNA che, in questo caso, contengono le istruzioni per realizzare il sensore FRET all’interno delle cellule) che codificano il sensore FRET in cellule di rene embrionale umano (HEK293T). Rispetto alle tecniche convenzionali di immunocolorazione, questo biosensore è risultato più sensibile alla presenza di γH2AX, rendendolo più efficace nel rilevare le DSB indotte da farmaci e radiazioni.

• A novel DNA double-strand breaks biosensor based on fluorescence resonance energy transfer (biomaterialsres.biomedcentral.com)