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Il micronucleo (MN) è una struttura subcellulare nel citoplasma che contiene DNA nucleare, istoni e frammenti di nucleoproteine, circondata da strutture di membrana 1,2. Il MN è completamente separato dal nucleo principale e appare tipicamente vicino ad esso in una forma ovale o circolare, con una dimensione che varia da 1/16 a 1/3 del diametro del nucleo principale. La formazione di MN è principalmente associata a frammenti cromosomici acentrici, missegregazione cromosomica, rottura cromosomica dicentrica, instabilità cromosomica e aggregazione di doppi minuti (DB)3. Le MN si verificano raramente nelle cellule sane e sono prevalentemente causate dall'esposizione a genotossine esogene, che portano a danni al DNA o errori mitotici 4,5. Il danno da radiazioni contribuisce in modo significativo alla formazione di MN e l'esposizione umana alle radiazioni ionizzanti (IR) è aumentata con i progressi nelle applicazioni cliniche e tecnologiche 6,7. L'esposizione a infrarossi induce rotture a filamento singolo (SSB) e rotture a doppio filamento (DSB) nel DNA cellulare, che possono provocare la morte cellulare o l'apoptosi 8,9,10. Gli MN sono frammenti di cromosomi, cromosomi interi o cromatidi prodotti a causa di una riparazione non riparata o non corrispondente. Servono come indicatori critici del grado di danno causato da IR 7,11,12. Una comprensione completa dei componenti all'interno dei MN è essenziale per mitigare gli effetti collaterali della radioterapia e ridurre al minimo l'esposizione pubblica alle radiazioni indesiderate 6,13. Tuttavia, le proteine e gli acidi nucleici contenuti all'interno dei MN rimangono fino ad oggi caratterizzati in modo incompleto.
Si ritiene che le MN derivino dall'induzione di vari tipi di danni al DNA. I loro meccanismi di replicazione e le capacità di riparazione del DNA sono compromessi, portando a un esteso danno al DNA in un breve periodo 3,14,15. Le MN sono anche importanti indicatori di instabilità cromosomica, che è costantemente presente nelle cellule precancerose 3,14,16,17,18,19. I MN sono stati a lungo utilizzati come biomarcatori per la genotossicità, il rischio tumorale e il grado tumorale 3,20,21. Una volta formati, i MN possono guidare attivamente numerosi processi cancerogeni, tra cui la segnalazione infiammatoria22,23 e il riarrangiamento genetico cromosomico 24,25,26. Ad esempio, i MN avviano una cascata infiammatoria reclutando il recettore di riconoscimento del pattern virale (PRR) ciclico GMP-AMP sintasi (cGAS) dal citoplasma 4,22,23,27. Altre proteine che possono essere presenti nelle MN includono le esonucleasi28, i meccanismi trascrizionali4 e i cofattori di traduzione. Non è chiaro se le MN assemblino un profilo proteico unico e distorto dalla libreria proteica citoplasmatica o acquisiscano passivamente proteine ad alta abbondanza dal nucleo e dal citoplasma durante la loro formazione. Al di là delle singole proteine come il cGAS, la misura in cui ambienti specifici influenzano la composizione complessiva del MN non è ancora determinata. La comprensione dell'intero panorama dei micronuclei è limitata, senza set di dati pubblicamente disponibili per l'esplorazione. Pertanto, l'estrazione di MN completi e purificati è urgentemente necessaria per analisi approfondite e complete dei loro componenti.
Uno dei motivi del ritardo nella replicazione del DNA nei MN può essere lo stress di replicazione causato dalla mancanza di enzimi e cofattori necessari per la sintesi e la riparazione del DNA. Questa carenza può derivare da un assemblaggio difettoso dell'involucro nucleare MN, che porta all'assenza di un complesso di pori nucleari20. Di conseguenza, i MN non sono in grado di importare proteine chiave essenziali per mantenere l'integrità della membrana nucleare e la stabilità del genoma 2,29,30,31. La membrana nucleare MN incompleta è soggetta a rotture, rendendo l'estrazione del MN molto impegnativa.
Attualmente, i MN vengono estratti principalmente utilizzando la centrifugazione in gradiente di densità di saccarosio 27,32,33 e purificati mediante citometria a flusso34. In questo studio, il processo di separazione e purificazione dei MN è stato riassunto e semplificato. I linfociti del sangue periferico provenienti da esseri umani esposti alle radiazioni sono stati isolati e le MN sono state purificate due volte utilizzando tamponi di saccarosio di diverse concentrazioni. L'integrità e la purezza dei MN sono state verificate, fornendo ai ricercatori una dimostrazione sperimentale pratica e intuitiva per lo studio delle cause e delle funzioni dei MN.