La inhibición de la transferencia de iones de calcio al centro neurálgico de la célula es específicamente tóxica para las células cancerosas, según un artículo publicado esta semana en Informes de celda por investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pennsylvania.
"Esto sugiere que la adicción al calcio por las mitocondrias es una característica nueva de las células cancerosas", dijo el autor principal Kevin Foskett, PhD, presidente del departamento de Fisiología. "Nos sorprendió esta dependencia inesperada de la transferencia de calcio a las mitocondrias parasupervivencia de las células cancerosas ". Estos hallazgos sugieren un objetivo completamente nuevo para los medicamentos contra el cáncer.
Las proteínas especiales, llamadas IP3R para abreviar, son una familia común de canales de iones de calcio que abarcan las membranas del retículo endoplásmico ER, una red de pequeños tubos dentro de cada célula que participan en la producción de proteínas y lípidos.Las ER se liberan a través del canal y regulan muchas funciones celulares, incluido el metabolismo celular, esto se logra principalmente mediante el suministro de calcio a las mitocondrias, donde estimula la producción de ATP para potenciar las funciones celulares.
La mayoría de las células sanas del cuerpo dependen de un proceso complicado llamado fosforilación oxidativa para producir ATP. El conocimiento sobre cómo el ATP es producido por las mitocondrias de la célula, el depósito de energía, es importante para comprender el metabolismo celular normal, lo que proporcionará información sobre células anormalesmetabolismo, como en el caso del cáncer.
El laboratorio de Foskett mostró en un artículo de Cell de 2010 que un sistema de control fundamental que regula el ATP es un traslado continuo de iones de calcio a las mitocondrias desde la sala de emergencias, y esto mantiene niveles normales de ATP en una amplia variedad de tipos de células. También encontraronque en ausencia de esta transferencia de iones de calcio, los niveles de ATP caen y se induce un proceso llamado autofagia, literalmente autocomida, para que la célula pueda sobrevivir.
En todos los tipos de células que el equipo examinó, la inhibición de la absorción de iones de calcio por las mitocondrias indujo una crisis bioenergética que reprograma el metabolismo de las células de una manera que recuerda el hambre de nutrientes, a pesar de la disponibilidad de nutrientes y la absorción por parte de la célula.de las células cancerosas está reprogramando su propio metabolismo, incluso cuando los nutrientes están disponibles para proporcionar los componentes necesarios para que las células cancerosas se dividan y crezcan tan prolíficamente. Como tal, todos los principales supresores de tumores y oncogenes tienen conexiones con vías metabólicas.
"En consecuencia, preguntamos qué papel desempeña la absorción de calcio por las mitocondrias en el metabolismo y la viabilidad de las células cancerosas", dijo Foskett. Utilizando líneas celulares de cáncer de mama y próstata y células de fibroblastos humanos que se transformaron en células cancerosas, el equipo descubrió que la interrupción de la transferenciade calcio desde la sala de emergencias hasta las mitocondrias disminuyó la producción de ATP y provocó la autofagia, similar a la observada en las células normales. Sin embargo, también vieron que si bien la autofagia era suficiente para la supervivencia de las células normales, no era suficiente para las células cancerosas. Estas células respondieroncon muerte masiva mientras sus contrapartes normales sobrevivieron. El suministro de sustratos metabólicos que normalmente se usan en las mitocondrias a las células rescató el efecto letal de inhibir la absorción de calcio mitocondrial. "Esto sugiere que la muerte celular fue inducida por bioenergética comprometida", explicó Foskett.
Inhibiendo la actividad de los canales IP3R suprimió fuertemente el crecimiento del tumor de melanoma en ratones. El equipo demostró que la supresión del crecimiento del tumor se debió a la muerte celular causada por la necrosis, que ocurrió en el momento en que se dividió cada célula cancerosa. Las células normales no murieron cuandolas mitocondrias no pudieron absorber el calcio porque desaceleraron su crecimiento cuando su metabolismo se vio comprometido, evitando la muerte asociada con la división celular, mientras que las células cancerosas continuaron tratando de crecer y dividirse y sufrieron la muerte celular como consecuencia.
"Nuestros hallazgos revelan una dependencia fundamental e inesperada de las células cancerosas en la transferencia de calcio por los canales IP3R a las mitocondrias para su viabilidad", dijo Foskett. "Las mitocondrias dentro de las células cancerosas son adictas al calcio. Esta adicción ahora puede considerarse como un objetivo paranuevas terapias contra el cáncer. Nuestros estudios sugieren la existencia de nuevos objetivos completamente inesperados para los cuales se podrían desarrollar medicamentos para matar las células cancerosas específicamente mediante el objetivo de la liberación de calcio de la sala de emergencias y la absorción de calcio por las mitocondrias. Un desafío importante ahora es descubrir medicamentos que puedan hacer esto"
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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