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L'ingegnere della genetica smonta la formula della vita Come funziona la «doppia elica» del DNA L'ingegnere della genetica smonta la formula della vita IL DNA (acido desossiribonucleico) fu isolato per la prima volta nel 1869 da Friedrich Miescher, uno svizzero, dal nuciel cellulari. Il vero ruolo e la struttura a doppia elica del DNA furono chiariti solamente dopo la seconda guerra mondiale. E per spiegare meglio ài lettori comincerò da una nozione fondamentale, nota a tutti, e cioè che 1 figli in genere tendono ad assomigliare ai genitori. Qualunque organismo vivente ha come caratteristica fondamentale quella di generare discendenti che gli somigliano. E' evidente che una o poche cellule iniziali contengono tutta l'informazione relativa alla costruzione dell'organismo completo. Il prodotto finale sarà la sintesi di un programma iniziale molto dettagliato. Ma dove è scritto il programma? Da vari gsperimenti fatti sin dal 1944 su pneumococchi apparve gradatamente evidente che il DNA doveva contenere l'informazione genetica, dell'organismo. Infine nel 1953 apparve un articolo, breve ma fondamentale, di, Watson e Crlck, su Nature,-in cui veniva ricostruita per la prima volta la forma della molecola del DNA.. 5 La sua struttura è essenzialmente quella di una doppia elica. Immaginiamo una lunghissima scala a pioli, con miliardi di gradini, o cominciamo a torcerla in modo da avvolgere una attorno all'altra le sbarre laterali. Otteniamo ih questo modo una forma, geometrica molto simile ai dn a. In natura le sbarre laterali sono fatte da sequenze di zuccheri con legami fosfatici, la loro struttura-* è costante ed invariabile. Possono invece variare i gradini (basi) che legano le eliche tra di loro. I- gradini sono costituiti da molecole derivate dalla plrimidlna (citoslna o tlmlna) o dalla purina (adenlna e gùanina). Più precisamente ogni gradino può essere costruito legando assieme adenina (A) con timina (T) oppure citoslna (C) con guanlna (G). Esistono dunque quattro scelte possibili per un gradino AT, CG oppure anche TA e OC che vanno considerati come differenti. Se esaminiamo una molecola di DNA scopriamo che essa contiene solitamente una sequenza lunghissima di coppie di basi scelte senza una ragione apparente. Il DNA umano è raggruppato in spezzoni con un totale di circa 5 miliardi di gradini. I batteri ne hanno molto di meno ed è evidente che la complessità di un organismo è legata alla struttura del suo DNA. Esso contiene infatti tutta l'informazione genetica dell'individuo a cui appartiene; questa informazione è ripetuta in tutte le cellule' dell'individuo, che hanno lo stesso DNA copiato maniacalmente fino all'ultimo scalino. In realtà esagero, il DNA è una molecola fragilissima che tende a rompersi con est rem a' facilità e può essere alterata da agenti chimici. In particolare certi enzimi possono tagliare in due la doppia elica lasciando scoperte le basi. Esistono tuttavia meccanismi di autoriparazione dell'organismo che assicurano una fedele trascrizione del patrimonio genetico. Gli enzimi che osano tagliare in due il DNA svolgono funzioni nobilissime: quella di fare copie del DNA tramandandone 11 contenuto e quella di trascrivere, in coopcrazione con altri enzi¬ mi, il suo messaggio su di un'altra molecola, l'RNA messaggero o mRNA, che consiste di una sola elica da cui sporgono le basi, moncherini di scalini rotti a metà. Mentre il DNA viene di solito gelosamente preser¬ vato nel nucleo cellulare come un manoscritto raro le sue copie possono girare liberamente per la cellula incontrando avidi lettori. Questi lettori sono i ribosomi, che afferrano l'mRNA, lo fanno entrare in un'apposita scanalatura e leggono le basi a tre per volta. Nel gergo biochimico una tripletta di basi si chiama «codone». Esistono a priori ben 64 codoni diversi (e cioè 4 per 4 per 4: ricorderò che ogni base può ossei c scelta tra quattro tipi diversi). Il rlbosoma è una molecola gigantesca con funzioni di proteina ma contenente anche nude oli di («= zùcchero + acido fosforico + basi, l'unità costitutiva del DNA). Appena letto un codone, dà la caccia ad una nuova molecola il IRNÀ' (RNA da trasporto). Possiamo immaginarla come avente la stessa struttura dell'mRNA, e cioè costituita da una sequenza di nucleotidi. Tuttavia l'mRNA è lunghissimo e assomiglia ad un cavo telefonico attorcigliato. Il IRNA è molto più corto (contiene poche centinaia di nucleotidi), ha una sagoma che ricorda vagamente quella di un uomo con le braccia alzate. La cellula in normale attività è piena di tRNA, la testa di questo contiene tre sporgenze che corrispondono esattamente a quelle di un codone, porta invece attaccato al piede un aminoacido tra i venti che vengono utilizzati per fabbricare le proteine. E, incredibilmente, il tipo di aminoacido è specificato senza errori dal codone che appare sulla testa. Il rlbosoma afferra un IRNA con il codone giusto, gli strappa via l'aminoacido, attacca questo aminoacido in coda a quello strappato poco prima ad un altro tRNA e rispedisce il tRNA in giro a cercarsi un altro aminoacido. In questo modo 11 rlbosoma assembla una sequenza di aminoacidi prescritta, in ultima analisi, dal DNA' attraverso l'mRNA. E una sequenza di aminoacidi costituisce una proteina. Il DNA descrive dunque in un codice convenzionale tutte le proteine, alcuni codoni non corrispondono ad alcun aminoacido ed impongono al rlbosoma di terminare o iniziare la sintesi della proteina, corrispondo- no ai punti e alle virgole del discorso ordinario. Inoltre lo stesso aminoacido può corrispondere a più codoni diversi. In questo modo il rlbosoma sintetizza tutte le proteine di cui ha necessità l'organismo, in particolare sintetizza anche gli stessi enzimi che catalizzano le reazioni chimiche che avvengono nella cellula e che permettono a questa di riprodursi, ne determinano la forma e le funzioni. Il DNA comanda la sintesi di un grandissimo numero di proteine aventi le funzioni più strane, a volte appariscenti a volte sottili e nascoste. Attraverso questi enzimi viene determinata non solo la specie dell'individuo ma anche altre caratteristiche molto particolari che rendono una persona differente da un'altra. La scoperta del codice genetico e del meccanismo di trascrizione dal DNa alle proteine ha avuto un ruolo propulsivo straordinario nella biochimica contemporanea e rimane una delle grandi avventure scientifiche e culturali di questo secolo. Ha Immediatamente suggerito la possibilità di alterare artificialmente il DNA costruendo organismi su misura o eliminando tratti genetici indesiderabili o letali. Si pensa di Inserire in normali batteri delle istruzioni che impongano loro di sintetizzare insulina umana o Interferone o qualunque enzima o ormone atto a curare malattie temibili. Siamo molto vicini a questo risultato e ci aspettiamo benefici Immensi in campo medico e nell'agricoltura, con lo sviluppo di specie vegetali particolarmente redditizie e resistenti ai parassiti. Ma non dobbiamo sottovalutare il pericolo Insito in queste nuove tecniche, qualche nuovo batterio potrebbe mostrare caratteristiche estremamente nocive e diffondere malattie Tullio Regge ie struttura del DNA t