Il “dolce” mistero del codice della vita

Perche’ non il glucosio o altri zuccheri con sei atomi di carbonio, molto piu’ disponibili in natura? Il biochimico svizzero Martin Egli, attualmente alla Vanderbilt University, ha pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica chimica JACS un dettagliato studio della struttura di homo-DNA, una molecola dove il desossiribosio viene sostituito con il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio. Egli ha

Perche' non il glucosio o altri zuccheri con sei atomi di carbonio, molto piu' disponibili in natura? Il biochimico svizzero Martin Egli, attualmente alla Vanderbilt University, ha pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica chimica JACS un dettagliato studio della struttura di homo-DNA, una molecola dove il desossiribosio viene sostituito con il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio. Egli ha analizzato tutte le differenze tra il sistema naturale e quello artificiale, cercando di capire perche' l'evoluzione, certamente dopo alcuni tentativi, abbia proprio scelto lo zucchero che oggi troviamo negli acidi nucleici di tutti i viventi.

DNA e RNA sono il risultato dell'evoluzione, e l'ottimizzazione della loro struttura e' dipesa da fattori chimici, dei quali il ricercatore e' alla caccia da ben tredici anni. Un punto fondamentale risiede nella "scelta" della selezione naturale di incorporare nello scheletro dei due acidi nucleici uno zucchero a cinque atomi di carbonio: ribosio nell'RNA e desossiribosio nel DNA. Gli zuccheri a sei atomi di carbonio sono molto piu' comuni e disponibili in natura: perche', quindi, optare per qualcosa di piu' difficile da trovare? Lo studio appena pubblicato e' una dettagliata analisi cristallografica di homo-DNA, un acido nucleico sintetico ottenuto sostituendo il desossiribosio con il glucosio nella sua forma ciclica, detta anche piranosio: la molecola cosi' prodotta in laboratorio puo' essere considerata un'alternativa al sistema naturale. Egli ha scoperto che homo-DNA presenta una serie di caratteristiche che lo differenziano sostanzialmente dal DNA naturale, e lo rendono poco versatile dal punto di vista genetico.

Homo-DNA risulta infatti:

  • molto piu' stabile termodinamicamente del DNA
  • geometricamente piu' "disordinato", a causa dell'ingombro dell'anello a sei atomi: la struttura presenta un'elica debolmente ritorta verso destra, con un angolo tra scheletro e basi azotate molto maggiore di quello del DNA naturale
  • meno "ordinato" nell'appaiare i nucleotidi: se nel DNA naturale sono possibili solo gli accoppiamenti CG e AT, qui anche AA e GG hanno la stessa forza di legame di CG
  • non in grado di appaiarsi con altri acidi nucleici, come RNA

L'inevitabile conclusione di Egli e' che la struttura di homo-DNA, contenente anelli a sei atomi e molti ossidrili (gruppi OH legati agli anelli), non e' particolarmente adatta a conservare e trasmettere le informazioni genetiche.

Naturalmente esistono molti altri zuccheri semplici in natura, e altre possibili basi azotate: possiamo pensare che le possibilita' di scelta dell'evoluzione siano state comunque moltissime. E tra tutte queste, e' stata la doppia elica, l'elegante struttura decifrata da Watson e Crick ormai piu' di cinquant'anni fa, a vincere la gara della vita.

Paola Nardi