Quando pensiamo al DNA, l’immagine che ci viene in mente è quasi sempre la stessa: una doppia elica ordinata, elegante, quasi immobile. In realtà, dentro le cellule, il DNA è molto più vivace di così. Si apre, si richiude, si piega e può assumere forme alternative che non assomigliano affatto alla struttura “da libro di scuola”.

Tra queste forme ci sono quelli che possiamo definire, in modo semplice, nodi del DNA: strutture molecolari non convenzionali che si formano in specifiche regioni del genoma e che possono influenzare il modo in cui le informazioni genetiche vengono lette, interpretate e utilizzate dalla cellula.

Un nuovo studio dell’Università di Padova, pubblicato sulla rivista scientifica Angewandte Chemie International Edition, chiarisce un punto importante: due particolari strutture del DNA, note come G-quadruplex e i-motif, possono coesistere nello stesso tratto di doppio filamento. Lo studio, firmato tra gli altri da Davide Auricchio, Michele Ghezzo, Uroš Zavrtanik, Luca Bertini, Valeria Libera, Riccardo Rigo, Jurij Lah e Claudia Sissi, è stato pubblicato nel giugno 2026.

Cosa sono i nodi del DNA e perché sono importanti

Il DNA non è solo una sequenza di lettere genetiche, né soltanto una doppia elica stabile. Alcune sequenze, soprattutto quelle ricche di guanina o citosina, possono ripiegarsi e formare architetture particolari. I G-quadruplex, per esempio, si formano in sequenze ricche di guanina, mentre gli i-motif sono associati a sequenze ricche di citosina. Queste strutture non convenzionali sono studiate perché potrebbero avere un ruolo nella regolazione dei processi genomici.

Il punto centrale è questo: i nodi del DNA non sono semplici stranezze molecolari. Possono comportarsi come segnali biologici, capaci di rendere una regione del genoma più o meno riconoscibile da parte delle proteine che intervengono nei processi cellulari.

Come spiega la professoressa Claudia Sissi, responsabile dello studio e docente al Dipartimento di Scienze del Farmaco dell’Università di Padova, «questi nodi non sono semplici curiosità strutturali. Possono agire come segnali biologici che favoriscono o ostacolano il riconoscimento di una determinata regione del DNA da parte delle proteine coinvolte nei processi cellulari».

Tradotto: la forma che il DNA assume può contare quasi quanto la sequenza che contiene. Non è solo “cosa c’è scritto” nel genoma, ma anche “come” quella parte di genoma si organizza nello spazio.

La scoperta sui nodi del DNA: due strutture possono convivere

Per anni, nel campo della biologia strutturale del DNA, si è discusso se G-quadruplex e i-motif potessero formarsi contemporaneamente sui due filamenti complementari di un breve tratto di DNA. Secondo una parte della comunità scientifica, la formazione di una struttura avrebbe impedito fisicamente la comparsa dell’altra. Secondo altri ricercatori, invece, la coesistenza era possibile.

Il nuovo studio contribuisce a chiarire il dibattito: le due strutture possono effettivamente convivere nello stesso contesto di DNA a doppio filamento. Ma la parte più interessante riguarda il “perché”.

«La nostra ricerca mostra che la formazione simultanea di queste strutture non è impedita dal fatto che una ostacoli fisicamente l’altra, come era stato ipotizzato in passato, ma dall’equilibrio energetico del sistema», afferma la professoressa Sissi.

In altre parole, non è tanto una questione di ingombro fisico. Il DNA non “sceglie” una forma o l’altra perché una blocca meccanicamente l’altra. La chiave sembra essere la stabilità delle diverse conformazioni possibili: se una certa forma è energeticamente favorita, sarà più probabile che si presenti.

Un modello sperimentale più vicino alla realtà cellulare

Per arrivare a questo risultato, i ricercatori hanno costruito un modello sperimentale di DNA pensato per osservare il comportamento delle due strutture in condizioni controllate e reversibili. Questo è un aspetto importante, perché permette di studiare i passaggi tra una conformazione e l’altra in modo più realistico rispetto ad approcci precedenti.

Lo studio descrive un sistema modulare ottimizzato e un approccio biofisico ampio per analizzare gli equilibri che regolano il ripiegamento di G-quadruplex e i-motif nel DNA a doppio filamento. L’obiettivo era capire quali fattori rendono possibile la coesistenza delle due strutture e quali condizioni, invece, la sfavoriscono.

La ricerca è frutto della collaborazione tra Università di Padova, Consiglio Nazionale delle Ricerche di Perugia e Università di Lubiana. Questa rete di competenze ha permesso di integrare chimica, biofisica e biologia, tre aree decisive quando si studia una molecola complessa e dinamica come il DNA.

Perché questa scoperta può interessare la salute

La scoperta non significa che esista già una nuova cura basata sui nodi del DNA. È importante dirlo chiaramente: siamo nel campo della ricerca di base, cioè quella che cerca di capire i meccanismi profondi della vita cellulare. Tuttavia, proprio da questi meccanismi possono nascere in futuro nuove strategie terapeutiche.

Alcune malattie sono associate ad alterazioni in regioni del genoma capaci di formare queste strutture. Se i nodi del DNA sono presenti in quantità anomala, oppure se non si formano quando dovrebbero, il funzionamento della cellula può cambiare. Questo può influenzare il modo in cui le informazioni genetiche vengono interpretate.

È qui che si apre la prospettiva più interessante: comprendere meglio queste conformazioni potrebbe aiutare a individuare nuovi bersagli terapeutici, cioè punti specifici su cui intervenire con farmaci più mirati.

«Tale sistema ci permetterà di studiare molte altre sequenze genomiche e di capire quali proteine riconoscono queste diverse conformazioni del DNA», conclude Sissi. «In prospettiva, queste informazioni potranno contribuire all’identificazione di nuovi bersagli terapeutici e allo sviluppo di strategie farmacologiche più mirate».

Un DNA più dinamico di quanto immaginiamo

Questa ricerca aggiunge un tassello importante alla nostra visione del genoma. Il DNA non è una struttura rigida che conserva passivamente le istruzioni della vita. È una molecola dinamica, capace di assumere configurazioni diverse a seconda del contesto cellulare, della sequenza e degli equilibri energetici in gioco.

I nodi del DNA rappresentano quindi una sorta di livello ulteriore di regolazione: non cambiano necessariamente il testo genetico, ma possono modificarne l’accessibilità e il significato funzionale. Per questo attirano sempre più attenzione nella ricerca biomedica.

Lo studio dell’Università di Padova mostra che per capire il DNA non basta più immaginarlo come una doppia elica. Bisogna pensarlo come una struttura flessibile, tridimensionale e in continuo equilibrio tra forme diverse. Ed è proprio in queste forme alternative che potrebbero nascondersi nuove chiavi per comprendere le malattie e, un domani, sviluppare terapie più precise.