Cómo la materia oscura del genoma interactúa con las mitocondrias y afecta el destino del cáncer
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Si se realizara una encuesta de opinión sobre el componente más popular de las células de los mamíferos, el resultado probablemente sería un 50- División al 50: la mitad de los encuestados probablemente votaría indiscutiblemente por el núcleo y la otra mitad por la decisión de las mitocondrias, una decisión que de ninguna manera disminuye o arroja dudas sobre los otros constituyentes de las células que trabajan arduamente.
Tanto el núcleo como las mitocondrias son orgánulos críticos unidos a la membrana, componentes celulares con funciones altamente especializadas. Hay muchos otros orgánulos, cada uno con una función específica en la célula. El núcleo, solo uno por célula, es el hogar del ácido desoxirribonucleicoADN, la molécula maestra en espiral de la vida. Por el contrario, puede haber más de 2500 mitocondrias por célula, que tienen su propio bucle de ADN más primitivo, codificado con instrucciones solo para la producción de energía. Estas fábricas de combustible en forma de frijol son los únicos orgánulos además del núcleo que están dotados de su propio material genético único.
En la investigación genómica emergente, un creciente grupo de científicos ha comenzado a aprovechar la conexión del orgánulo con algo mucho más misterioso: la llamada materia oscura del ARN no codificante del genoma largo y la influencia que estas secuencias tienen en las funciones mitocondriales. Estas transcripciones de ARN tienen una influencia en la salud y la enfermedad, según demuestran nuevos estudios.
Los ARN no codificantes largos obtienen su nombre de sus extraordinarias longitudes, la mayoría de las cuales superan los 200 nucleótidos. Y como su apodo implica, esta forma de ARN no codifica proteínas. Los científicos han identificado más de 50.000 ARN no codificantes de todas las longitudes que se transcriben en el genoma humano. La mayoría tienen 200 nucleótidos de largo o más y existen entre o después de las secuencias de codificación.
Sorprendentemente, estas transcripciones alguna vez se consideraron basura genómica, pero cada vez más se estudian como la materia oscura que domina ciertas funciones de múltiples orgánulos, incluidas las mitocondrias. Estas secuencias de ARN poseen potenciadores y promotores que afectan la expresión de genes codificantes. Algunos activan o reprimen oncogenes, lo que significa que juegan un papel en ciertos tipos de cáncer. Debido a que estas moléculas se han convertido en objeto de intensas investigaciones, los nuevos hallazgos están ayudando a despejar gran parte del misterio que las rodea. El ARNlncARN largo no codificante también posee elementos transponibles, los llamados genes saltadores, que subrayan cómo pueden ocurrir y ocurren translocaciones e inserciones en regiones codificantes.
En China, los científicos que realizan investigaciones genómicas en la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Zhejiang en la ciudad de Hangzhou, se encuentran entre los investigadores globales que exploran la asociación entre las funciones mitocondriales y el lncRNA (pronunciado «linc» RNA ).
Una mitocondria (singular) es una verdadera fábrica productora de energía, proporcionando copiosas cantidades de trifosfato de adenosina, ATP. Las células del corazón están repletas de mitocondrias debido a las extraordinarias demandas de energía necesarias para bombear sangre. A diferencia del núcleo, cuyo ADN es una hélice en espiral, una mitocondria tiene un solo bucle de ADN, similar al ADN bacteriano y por una buena razón. Los científicos teorizan que hace 1500 millones de años, las mitocondrias eran bacterias primordiales de color púrpura (sin azufre) que se insinuaban en las células primitivas hambrientas de energía.
Para arrojar luz sobre la íntima relación entre la función mitocondrial y el lncRNA, el El equipo también hizo un balance de los roles indispensables que juegan todos los orgánulos en las células y las influencias que esta materia oscura del genoma tiene en múltiples orgánulos.
«Los orgánulos son semi-órganos microscópicos involucrados en muchos procesos celulares, incluidas varias reacciones metabólicas importantes, producción de energía, señalización celular y crecimiento celular», escribieron el Dr. Linjie Sang y sus colegas en la revista Nature Metabolism.
Fue a partir de su investigación sobre la asociación mitocondrial con lncRNA que Sang y sus colegas hicieron un sorprendente descubrimiento: desenmascararon la actividad de una molécula supresora de tumores conocida como 5 específica para detener el crecimiento, o más simplemente, GAS5. El equipo descubrió su asociación con «lncRNA localizado mitocondrialmente». El GAS5 aparentemente ayuda a mantener la homeostasis de la energía celular, según encontraron los investigadores.
«Mecanísticamente, el GAS5 inducido por el estrés energético modula el flujo de ácido tricarboxílico mitocondrial», escribió Sang, señalando que esta modulación ocurre al interrumpir las secuencias de enzimas metabólicas en el ácido tricarboxílico. ciclo del ácido.
El ciclo del ácido tricarboxílico también se conoce como el ciclo de Krebs, pero también se le llama TCA y ciclo del ácido cítrico. Independientemente del nombre que se use, el ciclo es una serie de reacciones químicas que ocurren en todos los organismos aeróbicos para generar energía a través de la oxidación del acetato. El acetato proviene de las grasas, proteínas y carbohidratos de la dieta.
En términos de cáncer, GAS5 se correlaciona negativamente con los niveles de sus enzimas metabólicas mitocondriales asociadas en los tumores y beneficia la supervivencia general de las personas, particularmente aquellas con cáncer de mama, encontraron Sang y sus colegas.
«Nuestra anotación detallada de la distribución de lncRNA subcelular identifica un papel funcional para los lncRNA en la regulación de la homeostasis metabólica celular, destacando los lncRNA asociados a orgánulos como objetivos clínicos potenciales para manipular el metabolismo celular y las enfermedades», concluyeron los científicos sobre su investigación.
Si bien los hallazgos iluminan una asociación compleja entre las mitocondrias y el lncRNA, es probable que la investigación sea solo el comienzo para descubrir relaciones más amplias entre los lncRNA y las mitocondrias, así como entre los lncRNA y otros orgánulos.
Además del núcleo y las mitocondrias, otros orgánulos celulares importantes incluyen el aparato de Golgi, que modifica y transporta proteínas. A menudo se la conoce como la «oficina de correos» de las celdas. El retículo endoplásmico es otro orgánulo. Interviene en la síntesis, plegamiento y transporte de proteínas. Los lisosomas tienen la función de descomponer moléculas grandes (macromoléculas) en sus partes componentes. Las proteínas, por ejemplo, se reducen a sus componentes de aminoácidos individuales.
«Los orgánulos usan moléculas especializadas para regular los procesos celulares esenciales», explicó Sang, refiriéndose a lncRNA. Sin embargo, la aclaración sistemática de la distribución subcelular y la función de los lncRNA en la homeostasis celular y las enfermedades humanas aún no se ha logrado por completo, enfatizó Sang.
Los científicos de la Universidad de Zhejiang y sus colaboradores en los Estados Unidos y en otros lugares en el mundo también están examinando estos largos tramos de ARN no codificante en conexión con otros orgánulos celulares. Han identificado una «distribución subcelular diversa y abundante» de orgánulos asociados con lncRNA que van desde las mitocondrias hasta los lisosomas y el retículo endoplásmico.
Explore más
LncExpDB: base de datos de expresión de ARN no codificantes largos humanos Más información: Linjie Sang, et al. El ARN mitocondrial largo no codificante GAS5 sintoniza el metabolismo del TCA en respuesta al estrés por nutrientes, Nature Metabolism (2021) www.nature.com/articles/s42255-020-00325-z Información de la revista: Nature Metabolism
2021 Science X Network
Cita: Cómo la materia oscura del genoma interactúa con las mitocondrias y afecta el destino del cáncer (2021, 10 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https:/ /medicalxpress.com/news/2021-02-dark-genome-interacts-mitochondriaand-affects.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.