Genoma Z: Scienziati scoprono che è presente in più Virus Batterici invasori

Il DNA del pianeta Terra è solitamente costituito da un alfabeto genetico di quattro lettere che si riferisce a composti chimici noti come nucleotidi: guanina (G), citosina (C), timina (T) e adenina (A). Tuttavia, alcuni virus batterici invasori portano una lettera diversa, la lettera Z, nel loro DNA che può aiutarli a sopravvivere.

Tre articoli pubblicati giovedì sulla rivista Live Science descrivono come questa strana lettera chimica entra nel DNA virale. I ricercatori hanno concluso che il “genoma Z” è molto più diffuso di quanto si pensasse in precedenza tra i virus dei batteriofagi e che potrebbe essersi evoluto per aiutare i patogeni a sopravvivere alle dure e calde condizioni dei primi giorni del pianeta.

Nel 1977, un gruppo di scienziati sovietici scoprì per la prima volta che un cianofago, un virus che invade un gruppo di batteri noti come cianobatteri, aveva sostituito tutte le sue A con la chimica 2-amminoadenina (Z). Fondamentalmente, l’alfabeto genetico che normalmente consiste in ATCG nella maggior parte degli organismi del pianeta era ZTCG in questo virus. Ma poco si sapeva su come la sostituzione di questa lettera potesse influenzare il virus. Alla fine degli anni ’80, i ricercatori scoprirono che il nucleotide Z dava al virus alcuni vantaggi:

  1. era più stabile a temperature più elevate;
  2. poteva resistere a determinate proteine ​​batteriche che normalmente distruggerebbero il DNA virale.

Risultati di una nuova ricerca

Ora, tre gruppi di ricerca separati hanno utilizzato varie tecniche genomiche per identificare una parte del percorso che porta al “genoma Z” nei virus dei batteriofagi. Nel primo e nel secondo degli studi pubblicati questa settimana, i ricercatori hanno trovato due proteine ​​principali note come PurZ e PurB che sono coinvolte nella produzione del nucleotide Z. Una volta che il cianofago inietta il suo DNA nei batteri per replicarsi, producono una serie di trasformazioni e queste due proteine ​​formano una molecola precursore Z che poi convertono in nucleotide Z.

Un gruppo indipendente guidato da Huimin Zhao dell’Università dell’Illinois (USA) ha confermato questi risultati nel terzo degli studi pubblicati. Il team ha identificato l’enzima responsabile dell’assemblaggio di nuove molecole di DNA dalla molecola di DNA madre: una DNA polimerasi nota come DpoZ. Hanno anche scoperto che questo enzima esclude specificamente il nucleotide A e aggiunge sempre Z invece.

Zhao e i suoi colleghi stanno studiando come sfruttare questa insolita volontà dei batteriofagi per applicazioni come il trattamento delle infezioni batteriche. Potrebbe anche essere utilizzato per migliorare la longevità e la capacità di targeting dei filamenti di DNA utilizzati nella terapia genica. Inoltre, i ricercatori potrebbero studiare cosa accadrebbe se incorporassero il “genoma Z” nelle cellule per migliorare la loro funzione.

Non è noto se il “genoma Z” possa anche costituire filamenti di RNA correlati al DNA, né è chiaro se possa essere incorporato nei geni dell’ospite batterico. Ciò che è chiaro da questi studi è che il “genoma Z” è più diffuso di quanto si pensasse in precedenza e ha una ricca storia evolutiva che sarà probabilmente oggetto di ulteriori studi.