Farmaci Approvati dalla FDA Scoperti in Grado di Bloccare l'RNA TERRA ai Telomeri, Compromettendo l'Immortalità delle Cellule Tumorali

I telomeri — le strutture protettive alle estremità dei cromosomi — vengono trascritti in un RNA lungo non codificante chiamato TERRA, composto da ripetizioni UUAGGG. TERRA è essenziale per l'integrità dei telomeri e forma strutture G-quadruplex (GQ) non canoniche che regolano la biologia telomerica. Nel cancro, i telomeri vengono mantenuti o mediante la riattivazione della telomerasi o attraverso il pathway di allungamento alternativo dei telomeri (ALT). Le cellule ALT sovraesprimono notevolmente TERRA, tuttavia i precisi meccanismi molecolari attraverso cui TERRA influenza l'ALT rimangono poco compresi a causa della limitata disponibilità di strumenti di ricerca.

Per colmare questa lacuna, gli autori hanno condotto uno screening virtuale basato su ligandi di farmaci approvati dalla FDA che prendono di mira la struttura GQ di TERRA. Sono state identificate diverse piccole molecole in grado di stabilizzare selettivamente le GQ di TERRA. Queste sono state validate mediante tecniche biofisiche tra cui dicroismo circolare, spettroscopia di fluorescenza e risonanza plasmonica di superficie, confermando un legame ad alta affinità con le strutture GQ di TERRA.

In esperimenti cellulari condotti sia su linee cellulari tumorali telomerasi-positive sia su linee ALT, il trattamento con i ligandi GQ di TERRA identificati ha aumentato l'associazione di TERRA con la cromatina, elevato i livelli di ibridi DNA:RNA telomerici e indotto marcatori di disfunzione telomerica come i foci di danno al DNA indotti dai telomeri. In modo cruciale, la sovraespressione di RNAseH1 — che degrada l'RNA negli ibridi DNA:RNA — ha invertito questi effetti, confermando che il fenotipo è mediato dall'aumentata formazione di ibridi piuttosto che da altri effetti off-target.

È importante notare che i ligandi hanno anche elevato i corpi PML associati all'ALT (APBs), marcatori distintivi dell'attività ALT attiva, e hanno parzialmente aumentato i livelli di C-circle, un marcatore specifico dell'ALT. Ciò suggerisce che il blocco di TERRA a livello dei telomeri possa paradossalmente amplificare l'attività ALT, possibilmente promuovendo lo stress replicativo e compromettendo la disgiunzione dei telomeri fratelli.

Un risultato particolarmente innovativo è stato che questi ligandi sono in grado di riconoscere e stabilizzare anche strutture GQ ibride — strutture in cui RNA e DNA si ripiegano insieme in G-quadruplex — fornendo evidenze molecolari di una nuova modalità attraverso cui TERRA può interagire con il DNA telomerico al di là della classica formazione di R-loop. Nel complesso, questi risultati ridefiniscono TERRA non semplicemente come un RNA strutturale, ma come un modulatore attivo della replicazione e riparazione dei telomeri, con implicazioni importanti per la biologia del cancro e per lo sviluppo di terapie antitumorali che prendono di mira il pathway ALT.