Inför en brist på ATP från mitokondrier kan cellkärnan starta sina egna mekanismer för syntes av dessa molekyler.
Spanska biologer har identifierat viktiga detaljer om hur denna "alternativa energikälla" fungerar och identifierat dess viktigaste proteiner. Detta beskrivs i en artikel publicerad av tidskriften Science.
Den totala längden på DNA i varje cell i människokroppen är ungefär 2 m, och det är omöjligt att placera det i kärnan utan en komplex och tät förpackning. Samtidigt kräver många DNA-relaterade processer, inklusive replikering, reparation och reglering av genaktivitet, "packning" av kromatin och verkan av proteiner som förbrukar energi i form av ATP-molekyler. ATP syntetiseras av mitokondrier (mindre ofta och i små mängder bildas de under glykolysreaktioner i cytoplasma).
Med en massiv omarrangemang av kromatin uppstår emellertid problemet med att leverera de erforderliga mängderna ATP i kärnan. Därför antogs det för mer än ett halvt sekel sedan att kärnan har sina egna mekanismer för syntes av ATP-molekyler. Detta demonstreras också av nytt arbete som utförs av spanska biologer under ledning av Miguel Beato från Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
Författarna experimenterade på en kultur av brösttumörceller. De mätte förhållandet ATP till ADP ("använda" energibärarmolekyler) i olika delar av cellen: i mitokondrierna, i cytosolen och i kärnan. Genom att blockera produktionen av ATP i mitokondrierna har forskare visat att kärnan snabbt tappar de ackumulerade reserverna av ATP. Under förutsättningarna för behovet av en allvarlig omarrangemang av kromatin (med tillsats av ett progestin, som stimulerar djupa förändringar i cellulär metabolism), fortsatte ATP-innehållet i kärnan att växa, trots att mitokondrier inte längre fyllde upp sin tillgång.
Källan till ATP i kärnan är poly- (ADP-ribos) (poly- (ADP-ribos), PAR), som används här särskilt för att reglera aktiviteten hos enskilda enzymer. PARG-hydrolys till enskilda monomerer utförs av PARG-proteinet. I närvaro av pyrofosfater katalyserar NUDIX5 hydrolas deras omvandling till ATP. Miguel Beato och kollegor visade att hämning av något av dessa proteiner förhindrar ansamling av ATP i kärnorna i cellerna, även de som behandlats med progestin, och leder till en kraftig avmattning i processerna som kräver omkromatinering av kromatin.
Samtidigt noterade författarna att båda enzymerna uppvisar ökad aktivitet i cancerceller. Detta antyder att genomomarrangemang som uppstår i tumören kräver aktiv syntes av ATP i cellkärnorna och gör NUDIX5 till ett lovande mål för skapandet av nya läkemedel mot cancer.
Roman Fishman
Kampanjvideo:
