Откриха алтернативен източник на енергия в клетъчното ядро

Когато се сблъска с недостиг на аденозинтрифосфат (АТФ) от митохондриите, клетъчното ядро може да стартира собствени механизми за синтез на това вещество.

Испански биолози са установили ключовите детайли от работата на този „алтернативен“ източник на енергия и са определили важните му белтъци, става ясно от статия, публикувана в изданието Science.

Общата дължина на ДНК във всяка клетка от човешкото тяло е около 2 метра и поместването ѝ в нейното ядро без сложна и плътна опаковка е невъзможно. При това много свързани с ДНК процеси, включително репликацията, репарацията и регулацията на активността на гените, изискват „разопаковане“ на хроматина и действието на белтъци, употребяващи енергия във форма на молекули АТФ. АТФ се синтезира от митохондриите (по-рядко и в малки количества те се образуват при реакцията на гликолизата в цитоплазмата).

Но при масирано преструктуриране на хроматина възникват проблеми с доставката на необходимите количества АТФ във вътрешността на ядрото. Затова още преди половин век учените са предположили, че ядрото притежава собствени механизми за синтез на АТФ. Това е демонстрирала и новата работа, проведена от испански биолози под ръководството на Мигел Беато (Miguel Beato) от Научно-технологичния институт на Барселона (BIST).

Учените са експериментирали с култури туморни клетки на млечната жлеза. Те са измерили съотношението на АТФ с АДФ („използваните“ молекули носители на енергия) в различни части на клетката – в митохондриите, в цитозола и ядрото.

Като блокирали производството на АТФ в митохондриите, учените са установили, че ядрото бързо изчерпва натрупаните запаси АТФ. Но в условия на необходимост (при добавяне на прогестин, стимулиращ дълбоките изменения на клетъчния метаболизъм) съдържанието на АТФ в ядрото продължавало да расте, независимо че митохондриите вече не попълвали неговите запаси.

Източник на АТФ в ядрото на клетката е поли-(АДФ-рибоза) (poly-(ADP-ribose), PAR), която се използва по-конкретно за регулиране на активността на отделните ензими. Хидролиза на PAR до отделни мономери се провежда от белтъка PARG. NUDIX5 катализира превръщането им в АТФ.

Мигел Беато и колегите му са установили, че инхибирането на всеки от тези белтъци възпрепятства натрупването на АТФ в ядрата на клетките, дори обработени с прогестин, и води до рязко забавяне на процесите, изискващи преструктуриране на хроматин.

Едновременно с това авторите отбелязват, че и единият, и другият ензим проявяват повишена активност в раковите клетки. Това говори, че преструктурирането на генома, което протича в туморите, изисква активен синтез на АТФ в клетъчните ядра, и прави NUDIX5 перспективна мишена за създаването на нови противоракови препарати.