I tratti di DNA ricchi di guanina possono ripiegarsi su se stessi formando nodi a quattro filamenti noti come G-quadruplex (G4), strutture che contribuiscono a regolare l’espressione genica e la biologia dei telomeri, ma che, se non risolte, bloccano le forcelle di replicazione. L’elicasi FANCJ è uno dei principali enzimi cellulari deputati alla risoluzione dei G4, e il suo gene è al tempo stesso un locus dell’anemia di Fanconi e un gene di predisposizione ereditaria al cancro al seno, poiché FANCJ opera come stretto partner funzionale di BRCA1. Nonostante decenni di studi genetici e biochimici, la base strutturale di come FANCJ riconosca e smantelli concretamente un G4 è rimasta finora sconosciuta.
Un gruppo guidato da Huilin Li del Van Andel Institute, in collaborazione con ricercatori giapponesi, ha utilizzato la microscopia crioelettronica (cryo-EM) per visualizzare FANCJ umana legata a un substrato di DNA contenente un G4, impiegando un analogo non idrolizzabile dell’ATP (ATPγS) per bloccare l’enzima a metà reazione. Le strutture rivelano che il dominio ferro-zolfo (Fe-S) di FANCJ, da tempo noto come essenziale per la sua attività ma mai prima collegato strutturalmente al riconoscimento del substrato, stabilisce un contatto fisico diretto con il quadruplex. La mutagenesi guidata dalla struttura ha confermato che alterare questa interfaccia Fe-S/G4 abolisce sia il legame sia la capacità di svolgimento.
I dati di cryo-EM hanno inoltre catturato due stati conformazionali distinti, aperto e chiuso, che seguono il ciclo di idrolisi dell’ATP. L’alternanza tra questi stati sembra guidare la traslocazione progressiva di FANCJ lungo il DNA a singolo filamento che emerge dal quadruplex, separando i quattro filamenti in modo incrementale anziché tutto in una volta. Questo meccanismo a scatti, simile a un cricchetto, aiuta a spiegare perché diverse mutazioni associate al cancro, concentrate nel dominio Fe-S, compromettano selettivamente lo svolgimento dei G4 senza abolire le altre funzioni elicasiche di FANCJ.
Le implicazioni terapeutiche meritano attenzione: le cellule prive di FANCJ funzionale sono già note per la loro ipersensibilità a farmaci stabilizzanti i G4, come la piridostatina, una vulnerabilità concettualmente simile alla letalità sintetica sfruttata dagli inibitori di PARP nei tumori con mutazioni di BRCA. Mappare l’interfaccia Fe-S/G4 a risoluzione atomica potrebbe aiutare a prevedere quali specifiche mutazioni di FANCJ rendano un dato tumore sensibile a questa strategia. Il limite principale è che le strutture si basano su un unico substrato ingegnerizzato e su un analogo non idrolizzabile dell’ATP, anziché sul ciclo catalitico nativo: resta quindi da verificare quanto fedelmente queste istantanee rappresentino il comportamento di FANCJ sulle diverse sequenze G4 presenti nel genoma e nell’ambiente affollato di una cellula vivente.
PR
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