Vito Genna, classe 1987, nativo di Erice, che svolge il dottarato nel gruppo di Molecular Modeling and Drug Discovery dell’Istituto Italiano di Tecnologia guidata da Marco De Vivo, ha appena pubblicato sulla prestigiosa rivista Journal of The American Chemical Society un’importante studio che introduce - “SAM” (Self-Activated Mechanism) - un meccanismo coinvolto nei processi di riparazione di DNA e RNA, che sono in grado di proteggerci dall’insorgenza dei tumori. Il lavoro dei ricercatori IIT è stato svolto in collaborazione con il centro di supercalcolo Forschungszentrum in Germania e anche grazie al sostegno di AIRC (Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro).
All’interno di ogni forma di vita (umana, batterica e virale) il DNA è fedelmente replicato svariate migliaia di volte al giorno per garantire la corretta trasmissione dell’informazione genetica da una cellula madre verso le cellule figlie. La replicazione genetica, processo svolto da enzimi chiamati Polimerasi, è essenziale per mantenere inalterata l’informazione contenuta all’interno del DNA.
Oggetto del lavoro di Genna e colleghi è stato SAM, che sta per “Self-Activated Mechanism”, ed è un meccanismo biochimico fondamentale per la replicazione – polimerizzazione – degli acidi nucleici, DNA e RNA. Con SAM si è riusciti così a descrivere per la prima volta il concetto d’intima sincronia tra reazioni chimiche e fasi meccaniche coinvolte nella polimerizzazione del DNA e RNA.
“L’efficienza del meccanismo SAM si può tradurre come il processo di allungamento e replicazione fedele di una collana di perle. Immaginiamo infatti il filamento di DNA come una collana formata da una successione di perle che si può estendere aggiungendone altre, replicando così la collana originaria. Ogni perla che si aggiunge rappresenta il mattoncino principale (il nucleotide) che forma il filamento di DNA o RNA che si allunga. La fase di replicazione ed estensione della collana (del DNA) può quindi essere descritta da due passaggi chiave, l’aggiunta della perla al filamento crescente (attivazione ed incorporazione del nucleotide al DNA) e lo scivolamento del filamento di perle prima dell’aggiunta della perla successiva (traslocazione del DNA). SAM connette questi due passaggi chiave con sequenze di reazioni biochimiche che si auto-attivano, in maniera continua, permettendo un’efficiente estensione del filamento di DNA (o RNA)” racconta Vito Genna primo autore dello studio.
La comprensione di queste reazioni biochimiche apre nuovi scenari in diversi campi della scienza, dal design di nuovi farmaci antitumorali capaci di bloccare la proliferazione di cellule affette da cancro, alla progettazione di proteine ingegnerizzate capaci di sfruttare SAM a fini industriali; o ancora la comprensione delle basi molecolari necessarie allo sviluppo di forme di codice genetico artificiali, meglio note come XNAs, che si propongono oggi come alternative sintetiche al materiale genetico naturale, con immense potenzialità terapeutiche.
Per approfondire:
A Self-Activated Mechanism for Nucleic Acid Polymerization Catalyzed by DNA/RNA Polymerases
Autori: Vito Genna, Pietro Vidossich, Emiliano Ippoliti, Paolo Carloni, Marco De Vivo
Nato a Erice nel 1987 e diplomatosi al Liceo Scientifico “V. Fardella” di Trapani, Vito Genna, biochimico teorico, si è successivamente laureato in Biologia Molecolare presso l’Università degli Studi di Cagliari. Nel 2013, anno della sua Laurea, riceve il premio “Miglior Studente” per essersi distinto lungo il corso di studi, tempi di laurea (14 mesi) e media dei voti. Dopo un’esperienza al Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas di Madrid (CNIO, Spagna) nel 2011 – dove porta avanti studi comparativi su proteine appartenenti al virus HIV – nel 2013 si sposta all’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Svizzera) dove inizia gli studi sui meccanismi di riparazione del DNA danneggiato dai raggi-UV. Nel 2014 rientra in Italia per iniziare il suo dottorato di ricerca presso il dipartimento Drug Discovery and Development dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova (IIT). In IIT, con il team coordinato da Marco De Vivo, si occupa di chiarire i meccanismi molecolari alla base dello sviluppo di forme tumorali come il melanoma. I suoi studi sono condotti mediante l’utilizzo di potenti supercalcolatori che permettono la simulazione (atomo-per-atomo) della materia che compone DNA e le proteine con cui esso interagisce. Recentemente Vito Genna pubblica sulla rivista internazionale Journal of The American Chemical Society un’importante studio che introduce un meccanismo definito “SAM” (Self-Activated Mechanism). La scoperta di SAM rappresenta un fondamentale passo in avanti per comprendere i meccanismi di riparazione del DNA e dell’RNA, che sono in grado di proteggerci dall’insorgenza dei tumori. Gli studi su cui il team di ricerca IIT si focalizza potrebbero portare alla scoperta di nuovi farmaci per la cura del cancro.
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