Le malattie genetiche come la fibrosi cistica sono causate da alterazioni (mutazioni) nella sequenza di lettere (nucleotidi) che compongono il DNA (genoma) delle cellule. Il genoma contiene le informazioni (geni) la cui traduzione in elementi strutturali e funzionali (proteine) richiede un intermediario (RNA messaggero – mRNA). mRNA riflette la sequenza del DNA ed è composto di lettere (ribonucleotidi) che vengono lette a tre a tre (triplette codificanti) dai ribosomi (complessi cellulari con questa funzione). A ogni tripletta corrisponde il messaggio per l’inserimento nella proteina di uno specifico aminoacido (la proteina CFTR completa è composta da 1.480 aminoacidi). Le mutazioni non senso (stop) sono dovute alla sostituzione di un nucleotide in una tripletta del DNA: questa sostituzione comporta un’alterazione nella corrispondente tripletta del RNA messaggero, che diventa una tripletta che dà un segnale di arresto (stop) della sintesi della proteina. Per correggere queste mutazioni e ottenere invece la sintesi completa di CFTR, il progetto prevede l’utilizzo di un nuovo approccio di correzione (editing) dell’RNA messaggero (REPAIR= RNA Editing for Programmable A to I Replacement) sviluppato nel laboratorio del Dr. Feng Zhang (Broad Institute, USA). Il sistema REPAIR, tramite il complesso CRISPR-dCas13b/ADAR2, individua e modifica nell’RNA la singola lettera sbagliata, in questo caso l’Adenosina (A) della tripletta di stop UGA. La A viene modificata in Inosina, ribonucleotide riconosciuto come guanosina (G) dal ribosoma. Il segnale di stop UGA diventa così UGG, segnale che permette la prosecuzione della sintesi proteica.L’RNA editing è un nuovo e potenziale metodo per la correzione genetica delle mutazioni stop (o non senso) in FC. Inoltre, proprio perché agisce sull’RNA e non sul DNA, riduce i possibili rischi di modifiche permanenti nel genoma.
Genetic diseases such as Cystic Fibrosis are caused by alterations (mutations) in the sequence of “letters” (nucleotides) that make up the DNA (genome) of the cells. The genome contains the information (genes) whose translation into structural and functional elements (proteins) requires an intermediary (messenger RNA – mRNA) that reflects the gene sequence and whose ‘letters’ (ribonucleotides) are read by the ribosomes as triplets (codons ). The non-sense (stop) mutations of DNA are due to the substitution of a single nucleotide in a codon of sense (coding), and then in messenger RNA, and cause the production of altered proteins. To correct these mutations and obtain the synthesis of the integrated CFTR protein, the project involves the use of a new approach to correction (editing) of the messenger RNA (REPAIR = RNA Editing for Programmable A to I Replacement) developed in the laboratory of the Dr. Feng Zhang (Broad Institute, USA). The REPAIR system (via the CRISPR-dCas13b / ADAR2 complex) as the proofreader identifies and modifies the wrong single ‘letter’ (ribonucleotide) of the text (triplet) thus allowing the correct synthesis of the protein. REPAIR can correct the stop mutations on the messenger RNA by directing, through the dAS13b protein, the protein ADAR2 on the nucleotide molecule Adenosine (A) of the stop nucleotide triplet (UGA), which is modified in Inosin, ribonucleotide recognized as guanosine (G) from ribosome (the UGA codon becomes UGG). RNA editing is a new and potential method for the genetic correction of the basic defect of Cystic Fibrosis which transforms the nonsense triplet (stop) into one of sense (coding); it also has the advantage of being transitory and of reducing the possible risks of permanent changes in the genome.
