У клітинному ядрі знайшли альтернативне джерело енергії

Зіткнувшись з нестачею АТФ з мітохондрій, клітинне ядро може запускати власні механізми синтезу цих молекул.

Іспанські біологи встановили ключові деталі роботи цього «альтернативного джерела енергії» і визначили його найважливіші білки. Про це розповідає стаття, опублікована журналом Science.

Загальна довжина ДНК у кожній клітині людського тіла становить приблизно 2 м, і помістити її в ядро без складної і щільної упаковки неможливо. При цьому багато пов'язаних з ДНК процесів, включаючи реплікацію, репарацію і регуляцію активності генів, вимагають «розпакування» хроматину і дії білків, які споживають енергію у формі молекул АТФ. АТФ синтезуються мітохондріями (рідше і в невеликих кількостях вони утворюються в ході реакцій гліколізу в цитоплазмі).

Однак при масованій перебудові хроматину виникає проблема доставки потрібних кількостей АТФ всередину ядра. Тому ще понад півстоліття тому було припущено, що в ядрі існують власні механізми синтезу молекул АТФ. Це продемонструвала і нова робота, проведена іспанськими біологами під керівництвом Мігеля Беато (Miguel Beato) з Науково-технологічного інституту Барселони (BIST).

Автори експериментували на культурі пухлинних клітин молочної залози. Вони заміряли співвідношення АТФ до АДФ («використаних» молекул-носіїв енергії) в різних відділах клітини: в мітохондріях, в цитозолі і в ядрі. Заблокувавши виробництво АТФ у мітохондріях, вчені показали, що ядро швидко вичерпує накопичені запаси АТФ. Однак в умовах необхідності серйозної перебудови хроматину (при додаванні прогестину, що стимулює глибокі зміни клітинного метаболізму) вміст АТФ в ядрі продовжував рости, незважаючи на те, що мітохондрії більше не поповнювали їх запас.

Джерелом АТФ в ядрі служить поли- (АДФ-рібоза) (poly- (ADP-ribose), PAR), яка використовується тут, зокрема, для регулювання активності окремих ферментів. Гідроліз PAR до окремих мономерів проводить білок PARG. У присутності пірофосфатів гідролазу NUDIX5 каталізує їх перетворення на АТФ. Мігель Беато з колегами показали, що інгібування будь-якого з цих білків перешкоджає накопиченню АТФ в ядрах клітин, навіть оброблених прогестином, і веде до різкого уповільнення процесів, що вимагають перебудови хроматину.

Разом з тим, автори зазначили, що і той, і інший ферменти проявляють підвищену активність в ракових клітинах. Це говорить про те, що перебудови геному, що відбуваються в пухлині, вимагають активного синтезу АТФ всередині клітинних ядер, - і робить NUDIX5 перспективною мішенню для створення нових протипухлинних препаратів.

Роман Фішман