Analisi delle superstrutture delle fibre di cromatina e della loro dinamica mediante microscopia a forza atomica.

Nel corso degli ultimi anni un enorme numero di sequenze di DNA si sono accumulate nelle banche dati. La necessità di tradurre l’informazione lineare contenuta nella sequenza di basi in elementi funzionali è il problema centrale della presente era post-genomica. Il DNA può essere rappresentato come una lunga bacchetta elastica vincolata topologicamente e fluttuante in soluzione perché sottoposta alle perturbazioni termiche dell’ambiente molecolare circostante. E’ oggi ampiamente riconosciuto che la curvatura locale dipendente dalla sequenza e la dinamica dei segmenti di catena gioca un ruolo cruciale nei processi di compattamento, trascrizione, replicazione, ricombinazione e nella stabilità e posizionamento dei nucleosomi. Per studiare questi effetti le tecniche sperimentali più utilizzate sono la diffrazione di raggi-X, la microscopia elettronica, l’elettroforesi su gel, la cinetica di circolarizzazione. La microscopia a scansione di forza permette di ottenere le immagini delle strutture che una molecola di DNA con sequenza nota può assumere dopo che è stata depositata da una soluzione sulla superficie della mica. Con la stessa tecnica è anche possibile ottenere immagini di una molecola singola seguendo le sue fluttuazioni strutturali nel tempo. Il programma che abbiamo iniziato da alcuni anni in collaborazione con il dipartimento di Genetica e Biologia Molecolare si propone di introdurre nell’analisi comparativa dei genomi la nozione di omologia superstrutturale accanto all’omologia di sequenza, un concetto che è stato utile nell’analisi delle proteine dove le sequenze di amminoacidi sono fortemente degeneri rispetto alle strutture secondarie e terziarie ed alle funzioni biologiche. Questo progetto di ricerca tenterà di estendere lo stesso tipo di analisi stereochimica per caratterizzare e confrontare regioni di DNA biologicamente importanti come i telomeri, i centromeri, le origini di replicazione ed il loro potenziale “binding” verso le proteine regolative e strutturali. A questo riguardo, partendo dalle posizioni virtuali dei nucleosomi lungo una sequenza di DNA e conoscendo la lunghezza dei “linker”, una parte del programma di ricerca sarà dedicato alla previsione delle superstrutture delle fibre di cromatina ed alla loro dinamica. Per approfondire questo aspetto del progetto risulta particolarmente utile la microscopia a scansione forza (SFM), tecnica sperimentale della quale il prof. Bustamante è riconosciuto come uno degli iniziatori. Sarebbe perciò particolarmente proficua una collaborazione con il prof. Bustamante, la cui grande attività nel campo è da molti anni condotta ad alti livelli come dimostrato dalla lista di una parte delle sue pubblicazioni.