Durante más de 40 años, los científicos han planteado la hipótesis de la existencia de grupos de enzimas, o "metabolones", para facilitar diversos procesos dentro de las células. Utilizando una nueva tecnología de imagen combinada con espectrometría de masas, los investigadores de Penn State, por primera vez, tienenobservaron directamente los metabolones funcionales que intervienen en la generación de purinas, los metabolitos celulares más abundantes. Los hallazgos podrían conducir al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas que interrumpan la progresión del cáncer.
"Nuestro estudio sugiere que las enzimas no se encuentran al azar en todas las células, sino que ocurren en grupos discretos, o metabolones, que llevan a cabo rutas metabólicas específicas", dijo Stephen Benkovic, profesor de la Universidad Evan Pugh y presidente de la Cátedra Eberly en Química. "No solo¿encontramos pruebas de que existen los metabolones, pero también encontramos que este metabolón se produce cerca de las mitocondrias en las células cancerosas ".
Los hallazgos aparecen hoy 17 de abril en la revista ciencia .
En el estudio, el equipo buscó un tipo específico de metabolón, llamado "purinosoma", que se cree que lleva a cabo la "biosíntesis de purina de novo", el proceso por el cual las nuevas purinas - bloques de construcción de ADN y ARN -- se sintetizan. Los investigadores investigaron estos purinosomas dentro de las células HeLa, una línea celular de cáncer de cuello uterino comúnmente utilizada en la investigación científica.
"Hemos demostrado que la vía biosintética de purina de novo [DNPB] se lleva a cabo mediante purinosomas que consisten en al menos nueve enzimas que actúan juntas sinérgicamente para aumentar su actividad general al menos en siete veces", dijo Vidhi Pareek, asistente de investigaciónprofesor, Departamento de Química y los Institutos Huck de Ciencias de la Vida.
Los investigadores identificaron los purinosomas, que tenían menos de un micrómetro de diámetro, utilizando un novedoso sistema de imágenes desarrollado por Nicholas Winograd, profesor de química de la Universidad Evan Pugh y sus colegas. "La técnica utiliza espectrometría de masas de iones secundarios con haz de iones de racimo de gases ["GCIB-SIMS] para detectar biomoléculas intactas con alta sensibilidad y permitir la obtención de imágenes químicas in situ en células individuales", dijo Hua Tian, profesor asistente de investigación, Departamento de Química y el Instituto de Investigación de Materiales. Esto fue vital para el estudio ya que estamos tratando conconcentración muy baja de moléculas en células cancerosas individuales ".
Nicholas Winograd, Profesor de Química de la Universidad Evan Pugh, ha trabajado durante 35 años para desarrollar nuevas técnicas, incluyendo GCIB-SIMS de alta resolución, que pueden proporcionar información química subcelular.
"Ahora, al final de mi carrera, finalmente veo que este enfoque de imágenes revela la presencia de purinosomas, y quizás luego, observo que un medicamento contra el cáncer en realidad lo convierte en un purinosoma donde puede ser más efectivo", dijo.
Es importante destacar que el equipo descubrió que la vía DNPB se produce de forma canalizada y la yuxtaposición de purinosomas a las mitocondrias facilita la absorción de sustratos generados por las mitocondrias para su utilización en la vía. La canalización se produce cuando las enzimas se encuentran muy juntas para que las moléculaslos producidos se transfieren y procesan rápidamente a lo largo de la ruta enzimática, lo que restringe el equilibrio con el citosol a granel.
"Nuestro experimento nos permitió demostrar que la eficacia de la vía biosintética de purina de novo aumenta al canalizarse y que la proximidad de los purinosomas cerca de las mitocondrias es consecuencia de la vía", dijo Benkovic. "Estos hallazgos abren la puerta al estudiode una nueva clase de terapias contra el cáncer; por ejemplo, el diseño de una molécula que puede alterar la yuxtaposición de los purinosomas con las mitocondrias ".
Los Institutos Nacionales de Salud apoyaron esta investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Sara LaJeunesse. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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