Quanta chimica per i Nobel

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

Ieri è stato assegnato il premio Nobel 2015 per la Chimica; con la motivazione

for mechanistic studies of DNA repair”, ossia per gli studi sul meccanismo di riparazione del DNA.

nobel1

Molti giornali si sono scatenati con titoli come “i meccanici del DNA”, ma sebbene ci sia assonanza la parola mechanistic ha un altro senso nella motivazione, e si riferisce ai meccanismi della reazione chimica di riparazione della molecola, meccanismi molteplici di cui I tre hanno scoperto vari esempi. Di fatto il comitato Nobel ha onorato in questo modo scoperte fatte molti anni fa e che sono entrate nel patrimonio culturale della biochimica e della biologia da tempo.

Tomas Lindahl è svedese, Paul Modrich statunitense e Aziz Sancar turco (in effetti curdo di origine) , ma naturalizzato americano.

Lindahl è professore emerito al Francis Crick Institute and Clare Hall Laboratory in Hertfordshire, UK; Paul Modrich lavora alla Duke University nel Durham, North Carolina, e Aziz Sancar alla University of North Carolina a Chapel Hill.

Lindahl è stato il primo a capire che la molecola di DNA è estremamente instabile e che ha bisogno di ripararsi in continuazione ; infatti il Sole, il fumo di sigaretta, i farmaci, le sostanze cancerogene, insomma un numero enorme di fenomeni e materiali può contribuire a causare le migliaia di danni genetici che si verificano quotidianamente nel DNA.

Lindahl ha dimostrato che il DNA decade ad una velocità che renderebbe impossibile il nostro tipo di vita sulla Terra, in mancanza di una serie di meccanismi di riparazione adeguati. Egli ha anche trovato il primo tipo di questi meccanismi di riparazione mentre Paul Modrich e Aziz Sancar ne hanno scoperto altri due; questi meccanismi protettivi contribuiscono alla integrità del DNA e quindi alla vita e alla buona salute.

Lindhal è stato il primo ad isolare l’enzima ligasi da cellule di mammifero e a descrivere un nuovo gruppo di enzimi, le DNA glicosilasi che funzionano da mediatori della riparazione del DNA. Ha anche scoperto una classe di enzimi di mammifero detta metiltransferasi, che mediano la risposta adattativa alla alchilazione del DNA e ha mostrato che l’espressione di questi enzimi è regolata dal gene ada. Più di recente ha anche scoperto che il difetto molecolare che causa la sindrome di Blooms corrisponde alla mancanza della ligasi I.

Modrich, nel suo laboratorio alla Howard Hughes Medical School fino dal 1994 ha dimostrato come nel caso di errori nella riproduzione della catena di DNA il medesimo DNA serva da base di verifica degli errori della DNA polimerasi. Modrich (sulla base di una idea di Meshelson) ha condotto gli esperimenti sulla riparazione di questi errori nell’E. Coli e poi ha cercato le proteine associate al medesimo meccanismo nell’uomo.

Il più importante studio di Aziz Sancar ha coinvolto la fotoliasi e il meccanismo di fotoriattivazione. Sancar ha investigato gli elusivi radicali della fotoliasi osservando direttamente il fotociclo per la riparazione del dimero della timina.

nobel2

Fin qui i premi Nobel per la Chimica. Come si vede in essi c’è tanta chimica ma, come è avvenuto per il recente passato con il caso ribosomi (2009)  c’è una enorme componente di studio della biochimica in questi lavori che ha già portato in passato a discussioni sul ruolo e la importanza relativa di Chimica e Biochimica. (si vedano Nature Chemistry 1, 671 (1 December 2009) doi:10.1038/nchem.447

e Chemical Biology, Vol . 4 n. 12 • 969, 2009) sui quali avevo personalmente scritto una nota su CI (gennaio 2010 – https://www.soc.chim.it/sites/default/files/chimind/pdf/2010_1_96_ca.pdf)

Qualcuno mi ha scritto notando che anche il premio Nobel per la medicina, assegnato quest’anno ha un enorme contenuto di Chimica. Ed è vero.

nobel3

Ora al di là degli specifici titoli di studio occorre notare che, dei tre vincitori, Youyou Tu ha di fatto scoperto il ruolo della artemisinina nella lotta alla malaria, svolgendo un ruolo da chimico farmaceutico, ma attigendo anche alla tradizione della medicina cinese.

300px-Artemisinin_skeletal.svg

Artemisinina

La storia narra che YouYou Tu lasciò la figlia in orfanotrofio per mesi per combattere la sua battaglia contro la malaria, trovò il corretto impiego della artemisinina in un testo cinese vecchio di 1600 anni dopo che Tu e la sua équipe avevano testato circa duemila ricette dell’antica medicina cinese a base di erbe, per arrivare alla conclusione che l’unico estratto davvero efficace era quello prodotto dalla artemisinina. Fra l’altro questa storia, il progetto 523 per la lotta alla malaria,  è stata “riscoperta” solo dopo una indagine approfondita, perchè la Cina di Mao non era facile da conoscere.

Avermectin_skeletal.svg

avermectina

Campbell, irlandese di nascita, insieme al giapponese Omura hanno invece scoperto l’effetto della avermectina contro le malattie parassitarie e quindi anch’essi hanno di fatto svolto un ruolo da chimici farmaceutici oltre che da biologi e biochimici. Omura ha anche un secondo PhD in Chimica.

L’avermectina scoperta da questi scienziati ha radicalmente ridotto le conseguenze della cecità e di altri molto spiacevoli effetti delle parassitosi da vermi.

Si può rivendicare orgogliosamente la natura chimica di queste scoperte oppure anche più saggiamente secondo me, come Annarosa Luzzatto, biologa, dire:

Se dovessi fare un commento reale e positivo sul premio, direi che è stato premiato un lavoro interdisciplinare, e che i compartimenti stagni tra discipline dimostrano una volta di più di essere privi di senso: hanno lavorato insieme medici, chimici e biologi naturalisti …… oltre che fisiologi e farmacologi, ed anche studiosi di medicine tradizionali (la Tu in particolare, ma penso che anche gli altri abbiano avuto contatti con tradizioni varie).

Quindi se rimane vero che la Chimica è scienza centrale, il mondo se ne ride delle nostre divisioni e la cultura e la scienza mentre crescono non possono che rivendicare sempre più una profonda unitarietà; questa è la lezione dei Nobel 2015.

Voi che ne dite?

per approfondire:

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/press.html

4 thoughts on “Quanta chimica per i Nobel

  1. Io da biologo studente ho sempre odiato la chimica, ( credo grazie a chimici un poco arroganti che insegnavano chimica agli studenti biologi), ma quando sono entrato poi nel campo della biologia molecolare mi sono accorto che la maggior parte delle incredibili cose che si riescono a fare sono possibili grazie a strumenti molecolari, come enzimi di restrizione e modificazione del DNA polimerasi, ecc ecc, e tecniche di analisi (come elettroforesi su gel, tanto per fare un esempio) messi a disposizione principalmente da chimici e biochimici, per non parlare ovviamente della struttura del DNA, dove peraltro anche la fisica ha la sua bella fetta. Alla biologia il merito delle applicazioni per la scoperta di nuovi meccanismi. Percio’, viva l’integrazone! Saluti a tutti Roberto Doliana

  2. Chimica, Disciplina Centrale?
    Claudio Della Volpe non gradisce che i giornali titolino “I meccanici del DNA” gli articoli sul Premio Nobel per la Chimica di quest’anno, ma devo ammettere che a me quel titolo appare abbastanza pertinente: a cosa dobbiamo questa diversa sensibilità? Questo mi ha fatto riflettere sul diverso modo di vedere la Chimica da parte dei Chimici e di coloro che chimici non sono, anche se poi magari della chimica non possono fare a meno, come è appunto il mio caso, di biologa.
    Così ho scoperto che la Chimica rivendica con forza da tempo il titolo di “Scienza Centrale” rispetto a tutte le altre discipline scientifiche, titolo che accetta di dover forse almeno in parte condividere con altre scienze “dure” come la matematica e la fisica, ma non con discipline assai più “morbide” come la biologia e la medicina (Theodore L. Brown and H. Eugene LeMay: Chemistry: The Central Science. Prentice Hall, 1977).
    La Biologia non è certo una “Disciplina Centrale” in quanto si occupa solo degli esseri viventi (ma mi pare discutibile classificarla tout court tra le scienze molli), i quali dipendono poi dalla Chimica per tutte le loro funzioni essenziali come dimostra appunto il Nobel di quest’anno; forse è da imputare proprio a questa posizione marginale nell’ambito delle discipline scientifiche il nostro scarso interesse per la competizione riguardante la “Centralità” di una disciplina rispetto alle altre.
    Ma è davvero logica una competizione del genere ai giorni nostri? E’ possibile ritenere una branca della scienza come predominante rispetto alle altre, o non sarebbe più corretto considerare il sapere scientifico come un unicum strettamente interconnesso, e la separazione tra le varie discipline semplicemente una necessità legata alla nostra incapacità di abbracciare contemporaneamente tutto lo scibile, oltre che alle differenze tra gli approcci teorici e e metodologici applicabili nei vari campi?
    Gran parte della scienza moderna si è formata ed organizzata in poco più di un secolo, e con l’aumentare delle conoscenze si sono ampiamente dilatati gli ambiti di tutte le discipline, soprattutto nelle aree di confine, dove la sovrapposizione può essere molto vasta, tanto da dare origine a discipline nuove.
    Il problema che si è posto riguardo ai Nobel in questione si può riassumere in questo quesito: la biochimica a che area appartiene? Perché dare il Nobel per la medicina ad alcuni scienziati, ed il Nobel per la chimica ad altri, quando le scoperte di entrambi i gruppi toccano problemi riguardanti fenomeni che riguardano organismi viventi?
    Riguardo il Nobel per la medicina, mi sembra una scelta giusta in quanto è stata premiata una classe di scoperte con ricadute immediate sulla salute umana.
    Riguardo il Nobel per la chimica, il premio “for mechanistic studies of DNA repair” mi pare assegnato ad uno studio tipico della Biochimica e della Biologia molecolare. Queste due discipline sono di pertinenza della Chimica, della Biologia oppure della Medicina? Direi che, essendo di pertinenza contemporanea di tutti e tre gli ambiti, forse sarebbe ora di dar loro un grado di autonomia maggiore, pur non indipendente agli ambiti di origine.
    E poi, in fondo cosa cerchiamo di studiare tutti quanti? Cerchiamo da una parte di comprendere la natura delle cose a noi vicine, scoprendo che dall’inanimato al vivente il salto non è poi così netto; dall’altra cerchiamo di capire “chi siamo e da dove veniamo” dilatando di continuo il nostro universo e attribuendo valenze controintuitive a concetti base quali il tempo e lo spazio.
    Per riuscire a mettere un minimo di ordine in ciò che via via scopriamo, abbiamo la necessità di spezzettare gli ambiti di studio per semplificarli e poterli descrivere, ma dobbiamo cercare di non lasciarci ingabbiare da queste frammentazioni, che hanno lo scopo di facilitare lo studio e l’approccio ai problemi, non di porre confini rigidi a ciò che possiamo studiare ed a come possiamo studiarlo.

  3. Bell’articolo e bei commenti! Io sono laureato in Chimica, e ho svolto tirocinio e tesi in Chimica Fisica Computazionale calcolando proprietà ottiche di Nanomateriali Biomimetici… Mi son dato a questa branca proprio perché, nonostante fosse la più ‘difficile’ per me proveniente dal Liceo Classico, era quella che mi permetteva di spaziare maggiormente… Purtroppo i miei docenti di Analitica, Organica ed Inorganica erano pressoché tutti estremamente attaccati al loro orticello snobbando le interconnessioni… Cosa che ho sempre detestato!

  4. Salve,

    condivido a pieno il suo messaggio.

    L’ interdisciplinarietà è una realtà che se coltivata può portare a grandi risultati.

    Uno studente di Ingegneria🙂 !

    ________________________________

Lascia un commento

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...