Tváří v tvář nedostatku ATP z mitochondrií může buněčné jádro zahájit své vlastní mechanismy pro syntézu těchto molekul.
Španělští biologové identifikovali klíčové podrobnosti o tom, jak tento „alternativní zdroj energie“funguje, a identifikovali jeho nejdůležitější proteiny. Toto je popsáno v článku publikovaném časopisem Science.
Celková délka DNA v každé buňce lidského těla je přibližně 2 ma není možné ji umístit do jádra bez složitého a hustého zabalení. Zároveň mnoho procesů souvisejících s DNA, včetně replikace, opravy a regulace genové aktivity, vyžaduje vybalení chromatinu a působení proteinů, které spotřebovávají energii ve formě molekul ATP. ATP je syntetizován mitochondrií (méně často a v malém množství se tvoří během glykolýzních reakcí v cytoplazmě).
S masivním přeskupením chromatinu však vyvstává problém s dodáním požadovaného množství ATP do jádra. Proto se před více než stoletím předpokládalo, že jádro má své vlastní mechanismy pro syntézu molekul ATP. To dokazuje i nová práce španělských biologů pod vedením Miguela Beata z Barcelonského vědeckého a technologického institutu (BIST).
Autoři experimentovali na kultuře nádorových buněk prsu. Měřili poměr ATP k ADP („použité“energetické nosné molekuly) v různých částech buňky: v mitochondriích, v cytosolu a v jádru. Blokováním produkce ATP v mitochondriích vědci ukázali, že jádro rychle vyčerpává nahromaděné rezervy ATP. Avšak za podmínek potřeby seriózního přeskupení chromatinu (s přídavkem progestinu, který stimuluje hluboké změny v buněčném metabolismu), se obsah ATP v jádru nadále zvyšoval, a to navzdory skutečnosti, že mitochondrie již nedoplňovala svou nabídku.
Zdrojem ATP v jádru je poly- (ADP-ribóza) (poly- (ADP-ribóza), PAR), která se zde používá zejména k regulaci aktivity jednotlivých enzymů. PARG hydrolýza na jednotlivé monomery se provádí proteinem PARG. V přítomnosti pyrofosfátů NUDIX5 hydroláza katalyzuje jejich přeměnu na ATP. Miguel Beato a jeho kolegové ukázali, že inhibice jakéhokoli z těchto proteinů zabraňuje hromadění ATP v jádrech buněk, dokonce i těch, které byly ošetřeny progestinem, a vede k prudkému zpomalení procesů vyžadujících přeskupení chromatinu.
Současně autoři poznamenali, že oba enzymy vykazují zvýšenou aktivitu v rakovinných buňkách. To naznačuje, že přestavby genomu, které se vyskytují v nádoru, vyžadují aktivní syntézu ATP v buněčných jádrech a dělá z NUDIX5 slibný cíl pro tvorbu nových protinádorových léčiv.
Roman Fishman
Propagační video: