El descubrimiento fue realizado por un equipo del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona y se publicó este viernes en la revista científica 'Nature Communications'. Los investigadores identificaron más de doscientas enzimas metabólicas directamente asociadas al ADN dentro del núcleo celular, lo que apunta a la existencia de una especie de “mini metabolismo” nuclear, según informó este centro. El estudio abre además nuevas líneas de investigación en oncología. Comprender qué hacen estas enzimas en el núcleo podría permitir identificar biomarcadores para el diagnóstico del cáncer o nuevas dianas terapéuticas para desarrollar tratamientos más precisos, añadió.

El trabajo constituye la primera evidencia global de que el núcleo celular está densamente poblado por enzimas metabólicas. Cartografiar su función y localización podría abrir nuevas vías para entender cómo se desarrollan los tumores y cómo combatirlos con mayor eficacia, se explica en el 'paper'.

Tradicionalmente, la biología celular ha considerado que el metabolismo (los procesos químicos que producen energía y componentes esenciales para la vida) se desarrolla principalmente en el citoplasma y en las mitocondrias. El núcleo, por su parte, se ha entendido como el lugar donde se guarda y regula el genoma. Sin embargo, los resultados de este estudio sugieren que "ambos sistemas podrían estar mucho más conectados de lo que se pensaba".

El descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre el funcionamiento de los tratamientos contra el cáncer. Algunos fármacos se dirigen a la actividad metabólica del tumor, mientras que otros actúan sobre los mecanismos de reparación del ADN. Si ambos sistemas están más estrechamente ligados de lo que se pensaba hasta ahora, las implicaciones para la investigación oncológica son relevantes, asegura el trabajo.

Los científicos analizaron 44 líneas celulares de cáncer y 10 tipos de células sanas procedentes de distintos tejidos humanos. Para ello utilizaron una técnica que permite aislar las proteínas unidas físicamente a la cromatina, la forma en la que el ADN se organiza dentro del núcleo. En ese análisis comprobaron que cerca del 7 % de todas las proteínas asociadas a la cromatina eran enzimas metabólicas.

Además, observaron que distintos tipos de cáncer presentan patrones diferentes de estas enzimas en el núcleo. Por ejemplo, las células de cáncer de mama mostraban niveles más elevados de enzimas relacionadas con la producción de energía que las células de cáncer de pulmón. Los investigadores comprobaron que esta diferencia también aparecía en muestras tumorales de pacientes.

“Hemos tratado el metabolismo y la regulación del genoma como dos universos separados, pero nuestro trabajo sugiere que están en constante comunicación, y que las células cancerosas podrían estar explotando estas conversaciones para sobrevivir”, señaló el primer autor del estudio, doctor Savvas Kourtis.

REPARACIÓN DEL ADN

Según la doctora Sara Sdelci, investigadora del CRG y autora principal del estudio, muchas de estas enzimas producen moléculas esenciales para la vida celular y su presencia en el núcleo se relaciona con procesos de reparación del ADN. “Su localización nuclear podría influir directamente en cómo las células cancerosas responden al estrés genético provocado por tratamientos como la quimioterapia”, explica.

El trabajo también incluye experimentos para entender qué hacen algunas de estas enzimas dentro del núcleo. Los investigadores estudiaron un grupo de proteínas que proporcionan los componentes necesarios para fabricar y reparar ADN y observaron que se agrupan alrededor de la cromatina cuando el material genético sufre daños, contribuyendo a la reparación del genoma.

Otro de los hallazgos relevantes es que la función de estas enzimas puede cambiar dependiendo de dónde se encuentren dentro de la célula. En el caso de la enzima 'Impdh2', el equipo investigador comprobó que "cuando se localiza en el núcleo ayuda a mantener la estabilidad del genoma, mientras que cuando se mantiene en el citoplasma participa en otros procesos celulares distintos".

Para los autores, esta conexión entre metabolismo y regulación del ADN "podría ayudar a explicar por qué tumores de distinto origen responden de manera diferente a los tratamientos contra el cáncer, incluso cuando presentan mutaciones similares". Aun así, los investigadores advierten de que todavía quedan muchas preguntas por resolver. Una de ellas es determinar qué función exacta desempeña cada una de estas enzimas en el núcleo y si todas ellas están realmente activas en ese entorno.

MECANISMOS CELULARES AÚN DESCONOCIDOS

Otra incógnita es cómo estas proteínas consiguen atravesar la barrera que separa el núcleo del resto de la célula. Muchas de las enzimas detectadas son demasiado grandes para atravesar con facilidad los poros nucleares según el conocimiento actual, lo que sugiere que podrían existir mecanismos todavía desconocidos que permiten su entrada.