Il DNA continua a rivelare livelli di complessità inattesi. Un gruppo internazionale di ricercatori ha realizzato la prima mappa completa dei cosiddetti quadruplex, strutture tridimensionali temporanee che si formano in specifiche regioni del genoma e che hanno un ruolo diretto nel controllo dell’attività dei geni. Alla ricerca hanno contribuito anche scienziati della HSE University, aprendo nuove prospettive nello studio dei meccanismi genetici, sia nelle cellule sane sia in quelle tumorali.
Cosa sono i quadruplex e perché sono importanti
I quadruplex possono essere descritti come piccoli nodi molecolari. Si formano rapidamente, durano pochissimo e poi si dissolvono. Proprio questa natura instabile li ha resi difficili da osservare con le tecniche sperimentali tradizionali. Per anni, i ricercatori hanno potuto studiarli solo in modo frammentario, senza una visione complessiva del fenomeno.
La svolta è arrivata grazie all’uso dell’intelligenza artificiale, che ha permesso di superare i limiti dell’osservazione diretta e di analizzare il genoma su larga scala.
L’AI applicata alla lettura del DNA
Il team di ricerca ha riaddestrato DNABERT, un modello linguistico progettato per analizzare le sequenze genetiche. Per farlo è stato utilizzato EndoQuad, il più grande database di quadruplex validati sperimentalmente.
Da questo lavoro è nato un nuovo modello capace non solo di riconoscere le sequenze che possono formare un quadruplex, ma anche di valutare se queste strutture si formano davvero nel loro contesto biologico. Il risultato è la previsione di circa 360.000 quadruplex, un numero molto più alto rispetto a quanto osservato finora in laboratorio.
Promotori, enhancer e dialogo tra geni
La mappa ha confermato che molti quadruplex si trovano nei promotori, le regioni che avviano la trascrizione dei geni. La scoperta più interessante riguarda però gli enhancer, elementi che amplificano l’attività genica. Per la prima volta è emerso che i quadruplex lavorano in coppia, creando un collegamento diretto tra promotori ed enhancer e regolando in modo preciso l’espressione dei geni.
Differenze tra cellule sane e tumorali
Analizzando dati di singole cellule provenienti da diversi tessuti, i ricercatori hanno osservato che nei tessuti sani queste coppie di nodi sono legate a funzioni specifiche, come attività neuronali o risposte immunitarie. Nelle cellule tumorali, invece, i geni coinvolti vengono spinti verso programmi generici di crescita e divisione, favorendo la proliferazione del tumore.
Lo studio, sostenuto dall’HSE AI Research Centre, è stato pubblicato su Nucleic Acids Research.
