Konfronteret med en mangel på ATP fra mitokondrier kan cellekernen starte sine egne mekanismer til syntese af disse molekyler.
Spanske biologer har identificeret nøgledetaljer om, hvordan denne "alternative energikilde" fungerer og identificeret dens vigtigste proteiner. Dette er beskrevet i en artikel udgivet af tidsskriftet Science.
Den samlede længde af DNA i hver celle i den menneskelige krop er ca. 2 m, og det er umuligt at placere det i kernen uden en kompleks og tæt pakning. På samme tid kræver mange DNA-relaterede processer, herunder replikation, reparation og regulering af genaktivitet, "udpakning" af kromatin og virkningen af proteiner, der bruger energi i form af ATP-molekyler. ATP syntetiseres ved mitokondrier (mindre ofte og i små mængder dannes de under glycolysereaktioner i cytoplasmaet).
Imidlertid med et massivt omarrangement af kromatin opstår problemet med at levere de krævede mængder ATP i kernen. Derfor blev det for mere end et halvt århundrede siden antaget, at kernen har sine egne mekanismer til syntese af ATP-molekyler. Dette demonstreres også ved nyt arbejde udført af spanske biologer under ledelse af Miguel Beato fra Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
Forfatterne eksperimenterede med en kultur af brysttumorceller. De målte forholdet mellem ATP og ADP ("brugte" energibærermolekyler) i forskellige dele af cellen: i mitochondria, i cytosol og i kernen. Ved at blokere produktionen af ATP i mitokondrierne har forskere vist, at kernen hurtigt udtømmer de akkumulerede reserver af ATP. Under betingelserne for behovet for en alvorlig omarrangering af kromatin (med tilsætning af en progestin, som stimulerer dybe ændringer i cellemetabolismen), fortsatte ATP-indholdet i kernen fortsat med at vokse på trods af, at mitokondrier ikke længere genopfyldte deres forsyning.
Kilden til ATP i kernen er poly- (ADP-ribose) (poly- (ADP-ribose), PAR), der især bruges her til at regulere aktiviteten af individuelle enzymer. PARG-hydrolyse til individuelle monomerer udføres af PARG-proteinet. I nærvær af pyrophosphater katalyserer NUDIX5 hydrolase deres omdannelse til ATP. Miguel Beato og kolleger viste, at inhibering af et hvilket som helst af disse proteiner forhindrer ophobning af ATP i cellernes kerner, også dem, der er behandlet med progestin, og fører til en kraftig afmatning i processerne, der kræver omarrangering af kromatin.
På samme tid bemærkede forfatterne, at begge enzymer udviser øget aktivitet i kræftceller. Dette antyder, at genomomarrangementer, der forekommer i tumoren, kræver aktiv syntese af ATP inden i cellekernerne, og gør NUDIX5 til et lovende mål for oprettelsen af nye anticancer-lægemidler.
Roman Fishman
Salgsfremmende video: