Ante la falta de ATP de las mitocondrias, el núcleo celular puede iniciar sus propios mecanismos para la síntesis de estas moléculas.
Los biólogos españoles han identificado detalles clave de cómo funciona esta "fuente de energía alternativa" e identificado sus proteínas más importantes. Esto se describe en un artículo publicado por la revista Science.
La longitud total del ADN en cada célula del cuerpo humano es de aproximadamente 2 m, y es imposible colocarlo en el núcleo sin un empaquetado complejo y denso. Al mismo tiempo, muchos procesos relacionados con el ADN, incluida la replicación, reparación y regulación de la actividad genética, requieren el "desempaquetado" de la cromatina y la acción de proteínas que consumen energía en forma de moléculas de ATP. El ATP es sintetizado por las mitocondrias (con menos frecuencia y en pequeñas cantidades, se forman durante las reacciones de glucólisis en el citoplasma).
Sin embargo, con una reordenación masiva de la cromatina, surge el problema de administrar las cantidades requeridas de ATP al núcleo. Por ello, hace más de medio siglo, se asumía que el núcleo tiene sus propios mecanismos para la síntesis de moléculas de ATP. Así lo demuestra también el nuevo trabajo realizado por biólogos españoles bajo la dirección de Miguel Beato del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona (BIST).
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Los autores experimentaron con un cultivo de células tumorales de mama. Midieron la proporción de ATP a ADP (moléculas portadoras de energía "usadas") en diferentes partes de la célula: en las mitocondrias, en el citosol y en el núcleo. Al bloquear la producción de ATP en las mitocondrias, los científicos han demostrado que el núcleo agota rápidamente las reservas acumuladas de ATP. Sin embargo, bajo las condiciones de la necesidad de un reordenamiento serio de la cromatina (con la adición de una progestina, que estimula cambios profundos en el metabolismo celular), el contenido de ATP en el núcleo continuó creciendo, a pesar de que las mitocondrias ya no reponían su suministro.
La fuente de ATP en el núcleo es poli (ADP-ribosa) (poli (ADP-ribosa), PAR), que se utiliza aquí, en particular, para regular la actividad de enzimas individuales. La proteína PARG lleva a cabo la hidrólisis de PARG a monómeros individuales. En presencia de pirofosfatos, NUDIX5 hidrolasa cataliza su conversión en ATP. Miguel Beato y sus colegas demostraron que la inhibición de cualquiera de estas proteínas evita la acumulación de ATP en los núcleos de las células, incluso las tratadas con progestina, y conduce a una fuerte desaceleración en los procesos que requieren reordenamiento de la cromatina.
Al mismo tiempo, los autores observaron que ambas enzimas exhiben una mayor actividad en las células cancerosas. Esto sugiere que los reordenamientos del genoma que ocurren en un tumor requieren la síntesis activa de ATP dentro de los núcleos de las células, y hace que NUDIX5 sea un objetivo prometedor para la creación de nuevos medicamentos contra el cáncer.
Roman Fishman
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