Suočena s nedostatkom ATP-a iz mitohondrija, stanično jezgro može pokrenuti vlastite mehanizme za sintezu ovih molekula.
Španjolski biolozi utvrdili su ključne detalje o tome kako djeluje ovaj "alternativni izvor energije" i identificirali njegove najvažnije proteine. To je opisano u članku koji je objavio časopis Science.
Ukupna duljina DNK u svakoj stanici ljudskog tijela iznosi oko 2 m, a nemoguće ju je smjestiti u jezgru bez složenog i gustog pakiranja. Istodobno, mnogi postupci vezani uz DNA, uključujući replikaciju, popravak i regulaciju aktivnosti gena, zahtijevaju „raspakiranje“kromatina i djelovanje proteina koji troše energiju u obliku ATP molekula. ATP se sintetizira mitohondrijima (rjeđe i u malim količinama, nastaju tijekom reakcija glikolize u citoplazmi).
Međutim, s masivnim preuređivanjem kromatina, javlja se problem dostavljanja potrebnih količina ATP-a u jezgru. Stoga se prije više od pola stoljeća pretpostavljalo da jezgro ima svoje mehanizme za sintezu molekula ATP-a. To pokazuje i novi rad koji su proveli španjolski biolozi pod vodstvom Miguela Beatoa s Barcelonskog instituta za znanost i tehnologiju (BIST).
Autori su eksperimentirali na kulturi stanica tumora dojke. Oni su izmjerili omjer ATP-a i ADP-a („korištenih“molekula nosača energije) u različitim dijelovima stanice: u mitohondrijama, citosolu i u jezgri. Blokirajući proizvodnju ATP-a u mitohondrijama, znanstvenici su pokazali da jezgra brzo troši akumulirane rezerve ATP-a. Međutim, u uvjetima potrebe za ozbiljnim preuređivanjem kromatina (uz dodatak progestina, koji potiče duboke promjene u staničnom metabolizmu), sadržaj ATP-a u jezgri nastavio je rasti, usprkos činjenici da mitohondrije više nisu obnavljale njihovu opskrbu.
Izvor ATP-a u jezgri je poli- (ADP-riboza) (poli- (ADP-riboza), PAR), koji se ovdje koristi, posebno za regulaciju aktivnosti pojedinih enzima. PARG hidroliza na pojedinačne monomere provodi se PARG proteinom. U prisutnosti pirofosfata, NUDIX5 hidrolaz katalizira njihovu pretvorbu u ATP. Miguel Beato i njegovi kolege pokazali su da inhibicija bilo kojeg od ovih proteina sprečava nakupljanje ATP-a u jezgrama ćelija, čak i onih tretiranih progestinom, i dovodi do oštrog usporavanja procesa koji zahtijevaju preuređivanje kromatina.
Istovremeno, autori su primijetili da oba enzima pokazuju povećanu aktivnost u stanicama karcinoma. Ovo sugerira da preuređivanje genoma koje se događaju u tumoru zahtijeva aktivnu sintezu ATP-a unutar staničnih jezgara, a NUDIX5 čini obećavajuću metu za stvaranje novih lijekova protiv raka.
Roman Fishman
Promotivni video: