Celulele umane folosesc sisteme biologice complexe pentru a produce energie şi pentru a controla activitatea genelor. Un nou studiu arată că aceste două procese, considerate mult timp separate, pot fi mult mai strâns legate decât se credea până acum. Cercetătorii au descoperit că numeroase enzime implicate în metabolism se găsesc direct în nucleul celulelor, unde interacţionează cu ADN-ul, iar fiecare tip de celulă sau de cancer prezintă un tipar propriu.
Un studiu, realizat de cercetători de la Center for Genomic Regulation şi publicat vineri, în revista Nature Communications, arată că peste 200 de enzime metabolice pot fi găsite direct pe ADN-ul celulelor umane.
Analiza indică faptul că diferite tipuri de celule, ţesuturi şi tumori au modele distincte de enzime metabolice localizate în nucleu şi asociate cu ADN-ul. Autorii descriu acest tipar drept o „amprentă metabolică” a nucleului celular.
În mod obişnuit, metabolismul şi reglarea genomului sunt considerate sisteme biologice separate. Nucleul celulei găzduieşte genomul, în timp ce enzimele metabolice produc energie în mitocondrii şi în citoplasmă.
Recenta descoperire sugerează însă că enzimele metabolice pot avea un rol direct în procesele biologice din nucleu.
Cercetătorii au ajuns la această concluzie folosind o metodă care izolează proteinele care se leagă fizic de cromatină, forma în care se găseşte ADN-ul în celulele umane.
Echipa a analizat 44 de linii celulare de cancer şi 10 tipuri de celule sănătoase provenite din 10 ţesuturi diferite.
Analiza a arătat că aproximativ 7% dintre proteinele ataşate de cromatină sunt enzime metabolice. Acest rezultat sugerează că nucleul ar putea avea propriul sistem metabolic local.
Printre enzimele identificate s-au aflat şi componente ale fosforilării oxidative, procesul prin care celulele produc cea mai mare parte a energiei.
Modelele de enzime diferă în funcţie de tipul de cancer. De exemplu, enzimele implicate în fosforilarea oxidativă au fost frecvente în celulele de cancer de sân, dar aproape absente în celulele de cancer pulmonar.
Cancerele de sân (stânga) prezintă niveluri mai ridicate, în nucleu, ale enzimelor implicate în producerea energiei decât cancerele pulmonare (dreapta), ceea ce indică un metabolism nuclear specific fiecărui tip de ţesut. Credit: Alberto Coll Manzano / Centro de Regulación Genómica, 6 martie 2026
Cercetătorii au observat acelaşi tipar atunci când au analizat probe tumorale provenite de la pacienţi, ceea ce indică faptul că metabolismul nucleului celular depinde de tipul de ţesut şi de boală.
Pentru a înţelege rolul acestor enzime, echipa a studiat un grup implicat în furnizarea elementelor necesare pentru sinteza şi repararea ADN-ului. Experimentele au arătat că aceste enzime se adună în jurul cromatinei atunci când ADN-ul este deteriorat şi contribuie la repararea genomului.
În cadrul acestor experimente, cercetătorii au observat că poziţia enzimei în celulă influenţează funcţia sa.
Enzima IMPDH2 s-a comportat diferit în funcţie de locul în care se afla. Când a fost menţinută exclusiv în nucleu, enzima a contribuit la menţinerea stabilităţii genomului. Atunci când a fost limitată la citoplasmă, ea a influenţat alte căi biologice.
Descoperirea ridică noi întrebări despre modul în care acţionează tratamentele anticancer.
Unele medicamente vizează metabolismul tumorilor, iar altele interferează cu mecanismele de reparare a ADN-ului. Dacă aceste două sisteme sunt mai strâns legate decât se credea, acest lucru ar putea influenţa modul în care sunt înţelese răspunsurile diferite ale tumorilor la tratamente.
Potrivit autorilor, studiul reprezintă prima demonstraţie la scară largă că nucleul celulei conţine numeroase enzime metabolice.
În viitor, cartografierea poziţiei şi funcţiei acestor enzime ar putea ajuta la identificarea unor biomarkeri pentru diagnostic sau a unor noi puncte vulnerabile care ar putea fi ţintite de terapiile anticancer.
Pentru a ajunge la aceste aplicaţii, cercetătorii trebuie mai întâi să stabilească rolul fiecărei enzime şi dacă toate sunt active în nucleu.
De asemenea, rămâne neclar modul în care aceste enzime ajung în nucleu.
Multe dintre ele sunt mult mai mari decât dimensiunea proteinelor care trec în mod obişnuit prin porii nucleari, ceea ce sugerează existenţa unor mecanisme celulare încă necunoscute.
Studierea acestor procese ar putea oferi noi ţinte terapeutice pentru controlul activităţii metabolice nucleare în celulele bolnave.
