Rivelato i segreti su come le malattie che provocano la mutazione del DNA si verificano

Un team di scienziati Penn State ha fatto luce sui processi che conducono ad alcune mutazioni del DNA umano che sono implicati in centinaia di malattie ereditarie come la sclerosi tuberosa e la neurofibromatosi di tipo 1. I risultati di uno giorno potrebbe influenzare il modo in cui le coppie che cercano di avere figli ricevono una consulenza genetica. Il team, guidato da Kateryna Makova, professore associato di biologia, anche Erika Kvikstad, uno studente laureato presso il Dipartimento di Biologia, e Francesca Chiaromonte, professore associato di statistica. I risultati saranno pubblicati nel luglio 2009 numero della rivista Genome Research.

Gli scienziati hanno esaminato gli inserimenti e le cancellazioni - mutazioni che piccoli frammenti di DNA possono essere aggiunti o sottratti dal genoma - e hanno trovato i modelli in sequenze di DNA immediatamente circostanti le mutazioni. 'I modelli in sequenze di DNA che circondano inserimenti e cancellazioni suggeriscono meccanismi che possono avere generato il inserimenti e cancellazioni,' ha detto Chiaromonte. Secondo i ricercatori, lo studio è il primo a individuare modelli in sequenze di DNA adiacenti alle inserzioni e la soppressione di frammenti di DNA a livello del genoma.

Il team ha trovato differenze tra gli inserimenti e le cancellazioni. Ad esempio, hanno trovato che il riconoscimento dei siti per l'enzima topoisomerasi, che è responsabile per l'avvolgimento e svolgimento del DNA, sono stati più frequenti in prossimità soppressioni di inserimenti vicino. 'Siamo stati sorpresi di trovare che i modelli di sequenze di DNA che circondano inserimenti contro le soppressioni sono uniche, perché gli scienziati sono aggregate in precedenza i due tipi di mutazioni insieme,' ha detto Kvikstad.

Gli scienziati anche in precedenza avevano creduto che gli inserimenti e le cancellazioni sono formate in gran parte da errori che si verificano durante la replicazione del DNA, ma il team ha rilevato che le mutazioni possono formare anche da meccanismi legati alla ricombinazione. 'Cosa c'è che colpisce è che la maggior parte delle inserzioni e delezioni si pensa al verificarsi di errori da parte di replica e, mentre questa è una fonte primaria di generazione mutazioni, abbiamo scoperto che anche ricombinazione è molto importante,' ha detto Kvikstad.

Per una delle prime volte in un genoma a livello di studio, il team ha utilizzato un metodo statistico, chiamato analisi wavelet, che permette agli scienziati di esaminare la variabilità di un campione a più tabelle contemporaneamente. Ad esempio, i file di immagine JPEG, che conservano l'immagine di diverse qualità, indipendentemente dal fatto che l'immagine è più piccola o più grande, utilizzare un simile wavelet come metodo. Secondo Chiaromonte, 'Quando si esegue una analisi wavelet si caratterizzano i segnali simultaneamente a molte scale. Nel nostro caso, il segnale è stato la composizione delle sequenze di DNA che circondano inserimenti ed eliminazioni. Per essere in grado di guardare a queste sequenze con un approccio multi-scala è stato veramente importante per la nostra capacità di trovare interessanti caratteristiche. '

Utilizzando la wavelet analisi, il team ha confermato che la scala è importante per individuare i modelli di sequenze di DNA adiacenti alle inserimenti ed eliminazioni. Ad esempio, sono stati in grado di rilevare un aumento del numero di sequenze di DNA responsabile per la pausa di DNA polimerasi, un enzima coinvolto nella replicazione del DNA, su scale migliori (10 a 20 coppie di basi del DNA), ma non a grandi scale.

Entrambi gli errori di replicazione e ricombinazione può portare alle malattie che provocano mutazioni negli esseri umani. Secondo i ricercatori, se si sa che alcune malattie sono più suscettibili di essere causati dalla ricombinazione di replica da errori medici in grado di fornire una migliore consulenza alle coppie che vogliono avere figli. 'Per esempio, vi è una differenza tra maschi e femmine in numero di cicli di replica che il loro cellule germinali subire. I maschi subiscono più cicli di replicazione del DNA di femmine e il numero di giri aumenta la replica con un maschio di età. Se sappiamo che una malattia è dovuta ad un errore di replica, piuttosto che uno ricombinazione di errore, i medici in grado di fornire una migliore consulenza genetica per le coppie, 'ha detto Makova.

Fonte: Penn State Live