Di fronte alla mancanza di ATP dai mitocondri, il nucleo cellulare può avviare i propri meccanismi per la sintesi di queste molecole.
I biologi spagnoli hanno identificato i dettagli chiave di come funziona questa "fonte di energia alternativa" e hanno identificato le sue proteine più importanti. Questo è descritto in un articolo pubblicato dalla rivista Science.
La lunghezza totale del DNA in ogni cellula del corpo umano è di circa 2 m ed è impossibile posizionarlo nel nucleo senza un imballaggio complesso e denso. Allo stesso tempo, molti processi legati al DNA, inclusa la replicazione, la riparazione e la regolazione dell'attività genica, richiedono il "disimballaggio" della cromatina e l'azione delle proteine che consumano energia sotto forma di molecole di ATP. L'ATP è sintetizzato dai mitocondri (meno spesso e in piccole quantità, si formano durante le reazioni di glicolisi nel citoplasma).
Tuttavia, con una massiccia riorganizzazione della cromatina, sorge il problema di fornire le quantità richieste di ATP nel nucleo. Pertanto, più di mezzo secolo fa, si presumeva che il nucleo avesse i propri meccanismi per la sintesi delle molecole di ATP. Ciò è stato dimostrato anche da un nuovo lavoro svolto da biologi spagnoli sotto la direzione di Miguel Beato dell'Istituto di scienza e tecnologia di Barcellona (BIST).
Gli autori hanno sperimentato una coltura di cellule di tumore al seno. Hanno misurato il rapporto tra ATP e ADP (molecole portatrici di energia "usate") in diverse parti della cellula: nei mitocondri, nel citosol e nel nucleo. Bloccando la produzione di ATP nei mitocondri, gli scienziati hanno dimostrato che il nucleo esaurisce rapidamente le riserve di ATP accumulate. Tuttavia, nelle condizioni della necessità di un serio riarrangiamento della cromatina (con l'aggiunta di un progestinico, che stimola profondi cambiamenti nel metabolismo cellulare), il contenuto di ATP nel nucleo ha continuato a crescere, nonostante il fatto che i mitocondri non reintegrassero più il loro rifornimento.
La fonte di ATP nel nucleo è poli- (ADP-ribosio) (poli- (ADP-ribosio), PAR), che qui viene utilizzato, in particolare, per regolare l'attività dei singoli enzimi. L'idrolisi di PARG ai singoli monomeri viene eseguita dalla proteina PARG. In presenza di pirofosfati, l'idrolasi NUDIX5 catalizza la loro conversione in ATP. Miguel Beato e colleghi hanno dimostrato che l'inibizione di una qualsiasi di queste proteine previene l'accumulo di ATP nei nuclei delle cellule, anche quelle trattate con progestinico, e porta a un netto rallentamento dei processi che richiedono il riarrangiamento della cromatina.
Allo stesso tempo, gli autori hanno notato che entrambi gli enzimi mostrano una maggiore attività nelle cellule tumorali. Ciò suggerisce che i riarrangiamenti del genoma che si verificano nel tumore richiedono la sintesi attiva di ATP all'interno dei nuclei cellulari e rende NUDIX5 un obiettivo promettente per la creazione di nuovi farmaci antitumorali.
Roman Fishman
Video promozionale:
