Los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC y la Universidad de Stanford han descubierto lo que puede ser un mecanismo biológico fundamental que ayuda a los organismos a adaptarse a los cambios rápidos de nutrientes en sus entornos.
Los científicos, en un estudio publicado en célula molecular descubrió que una marca química en las histonas, una proteína clave involucrada en la función de nuestro ADN, se produce naturalmente en condiciones limitadas de nutrientes a medida que las células cambian la forma en que producen energía, y sirve para reprimir genes que de otro modo impulsarían las célulascrecimiento. La marca química se llama crotonilación, y hasta ahora su función no se ha entendido bien.
"Nuestros hallazgos ayudan a explicar cómo un entorno de nutrientes cambiante fuera de la célula puede comunicarse con el núcleo de la célula de tal manera que los genes apropiados se activan o desactivan", dijo el coautor del estudio Brian Strahl, PhD, profesor y vicepresidente del Departamento de Bioquímica y Biofísica, investigador Oliver Smithies en la Facultad de Medicina de la UNC y miembro del Centro Integral de Cáncer Lineberger de la UNC.
El estudio fue una colaboración entre el laboratorio de Strahl y el de Ashby Morrison, PhD, profesor asociado en el Departamento de Biología de la Universidad de Stanford. Morrison explicó: "Identificamos mecanismos por los cuales las células pueden reducir rápidamente su consumo de energía tan pronto como sea posible".se limita en el entorno local. La expresión de genes de crecimiento requiere mucha energía y deben estar estrictamente regulados en entornos con nutrientes limitados para garantizar la supervivencia ".
El hallazgo avanza la ciencia básica al revelar un mecanismo clave a través del cual las células alteran los programas de expresión génica para adaptarse a condiciones bajas en nutrientes. Pero también puede tener implicaciones clínicas a largo plazo, incluida nuestra comprensión y tratamiento de los cánceres. El estudioidentificó una proteína de levadura clave, Taf14, que interviene en las funciones que cambian el crecimiento de la crotonilación. Las proteínas similares a Taf14 en humanos a menudo se ven alteradas en los cánceres, lo que sugiere que este mecanismo de señalización podría ser un objetivo futuro de la terapia contra el cáncer.
Las marcas de crotonilo se producen en las proteínas de soporte llamadas proteínas de histona alrededor de las cuales normalmente se enrolla el ADN. Al igual que otras marcas químicas en las histonas, se cree que las marcas de crotonilo funcionan aflojando o apretando la envoltura local de ADN para que los genes afectados puedan volverse activos o estén activos.forzados a la inactividad. Tales marcas de histonas se conocen ampliamente como marcas "epigenéticas" porque ayudan a controlar o programar de manera efectiva qué genes se activan y cuáles se desactivan en una célula.
Las funciones precisas de las marcas de crotonilo han sido algo misteriosas. Pero los laboratorios de Strahl y Morrison encontraron evidencia de que estas marcas ocurren naturalmente en condiciones de bajos nutrientes cuando la forma principal de energía química en las células, relacionada con la glucosa, está menos disponible y las células comienzanpara eliminar la energía química de las moléculas relacionadas con la grasa. Los ácidos grasos se generan como subproductos de este proceso alternativo de producción de energía y pronto llegan al núcleo. Allí las enzimas comienzan a unir una forma de estos ácidos grasos, los crotonilos, a las histonas.cambio en la actividad génica que ralentiza el crecimiento y, de lo contrario, adapta la célula para condiciones de bajo contenido de nutrientes.
"Es una forma elegante en que la naturaleza ha evolucionado para controlar el genoma utilizando eventos metabólicos que ocurren en la célula", dijo Strahl.
La crotonilación en este contexto parece tener casi la función opuesta de una marca de histonas mejor conocida llamada acetilación, que utiliza subproductos de la producción de energía normal relacionada con la glucosa para mantener activados los genes de crecimiento.
Strahl y Morrison hicieron estos hallazgos al estudiar la levadura, que tiene una tendencia natural a alternar limpiamente entre estados ricos en nutrientes y pobres en nutrientes. Esto facilitó el aislamiento de la función de la crotonilación de histonas. Los científicos ahora planean estudiar el papelde este tipo de marca epigenética en humanos, donde es prominente en las células intestinales y cerebrales, y su función a menudo parece estar alterada en los cánceres.
"Creemos que esta área de investigación podría darnos algunas ideas clave sobre cómo las células cancerosas pueden sobrevivir", dijo Strahl.
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Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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