Soočeno s pomanjkanjem ATP iz mitohondrijev, lahko celično jedro zažene lastne mehanizme za sintezo teh molekul.
Španski biologi so opredelili ključne podrobnosti, kako deluje ta "alternativni vir energije", in opredelili njegove najpomembnejše beljakovine. To je opisano v članku, ki ga je objavila revija Science.
Skupna dolžina DNK v vsaki celici človeškega telesa znaša približno 2 m, zato je nemogoče postaviti v jedro brez zapletenega in gostega pakiranja. Hkrati mnogi procesi, povezani z DNK, vključno z razmnoževanjem, popravljanjem in regulacijo genske aktivnosti, zahtevajo "razpakiranje" kromatina in delovanje beljakovin, ki porabijo energijo v obliki molekul ATP. ATP sintetizirajo mitohondriji (manj pogosto in v majhnih količinah nastanejo med reakcijami glikolize v citoplazmi).
Vendar se z masivno preureditvijo kromatina pojavi težava z dostavo potrebnih količin ATP v jedro. Zato so pred več kot pol stoletja domnevali, da ima jedro svoje mehanizme za sintezo molekul ATP. To dokazuje tudi novo delo španskih biologov pod vodstvom Miguela Beatoja z barcelonskega inštituta za znanost in tehnologijo (BIST).
Avtorja sta eksperimentirala na kulturi tumorskih celic dojke. Izmerili so razmerje med ATP in ADP ("uporabljenimi" molekuli energijskih nosilcev) v različnih delih celice: v mitohondrijih, citosolu in v jedru. Znanstveniki so z blokado proizvodnje ATP v mitohondrijih dokazali, da jedro hitro izprazni nakopičene rezerve ATP. Vendar pa je v pogojih potrebe po resni preureditvi kromatina (z dodatkom progestina, ki spodbuja globoke spremembe v celičnem metabolizmu) vsebnost ATP v jedru še naprej rasla, kljub temu da mitohondrije niso več obnavljale njihove oskrbe.
Vir ATP v jedru je poli- (ADP-riboza) (poli- (ADP-riboza), PAR), ki se tukaj uporablja predvsem za uravnavanje aktivnosti posameznih encimov. Hidrolizo PARG do posameznih monomerov izvaja protein PARG. V prisotnosti pirofosfatov NUDIX5 hidrolaze katalizira njihovo pretvorbo v ATP. Miguel Beato in sodelavci so pokazali, da zaviranje katerega koli od teh beljakovin preprečuje kopičenje ATP v jedrih celic, tudi tistih, ki so bili zdravljeni s progestinom, in vodi v močno upočasnitev procesov, ki zahtevajo preureditev kromatina.
Obenem so avtorji ugotovili, da imata oba encima povečano aktivnost v rakavih celicah. To kaže, da preureditev genoma, ki se pojavi v tumorju, zahteva aktivno sintezo ATP znotraj celičnih jeder in NUDIX5 obetavno tarčo za ustvarjanje novih zdravil proti raku.
Roman Fishman
Promocijski video: