Descobreixen com la cèl·lula para de créixer quan li manquen nutrients

Esquerra, estructura atòmica de l'ARN polimerasa I en forma inactiva -homodímer-; dreta estructura atòmica de l'ARN polimerasa I en forma activa -heterodímer amb Rrn3-. (Carlos Fernández-Tornero CIB/CSIC i Oriol Gallego, IRB Barcelona)
Esquerra, estructura atòmica de l'ARN polimerasa I en forma inactiva -homodímer-; dreta estructura atòmica de l'ARN polimerasa I en forma activa -heterodímer amb Rrn3-. (Carlos Fernández-Tornero CIB/CSIC i Oriol Gallego, IRB Barcelona)

Revelen un mecanisme que frena la producció de noves proteïnes quan no arriben aliments a la cèl·lula.

La cèl·lula controla el seu estat de creixement formant diferents acoblaments de l'ARN polimerasa I.

El treball té implicacions en la investigació del càncer.

Científics del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) a Madrid i Salamanca i investigadors de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) han revelat un dels mecanismes pels quals les cèl·lules entren en estat de latència quan els falten nutrients. El treball, acabat de publicar a la revista eLife, obre el camí per poder controlar el creixement cel·lular, amb implicacions en la investigació de nous tractaments per al càncer.

L'ARN polimerasa I sintetitza la maquinària molecular encarregada de fabricar totes les proteïnes de la cèl·lula. Es tracta d'un enzim vital per al creixement de tots els animals, les plantes i, fins i tot, els fongs. Quan una cèl·lula creix, necessita que l'ARN polimerasa I funcioni a altíssima velocitat per poder generar totes les proteïnes que necessita. Però quan una cèl·lula deixa de créixer, és essencial que cessi també l'activitat d'aquest enzim. Moltes cèl·lules tumorals, per exemple, augmenten l'activitat de l'ARN polimerasa I de forma descontrolada per poder créixer més ràpid i expandir el tumor. És per això que científics i farmacèutiques treballen per controlar l'activitat de l'ARN polimerasa I, i així aturar el creixement tumoral.

El 2013, l'equip liderat per Carlos Fernández Tornero al Centre d'Investigacions Biològiques del CSIC va revelar l'estructura atòmica de l'ARN polimerasa I en el seu estat inactiu. Ara han aconseguit comprendre com s'activa i com s'inactiva aquest enzim. Per aconseguir-ho, ha estat crucial combinar nous estudis estructurals amb avançades tècniques d’anàlisi molecular, enginyeria genètica i microscòpia de cèl·lules vives amb els grups d’Olga Calvo a l’Institut de Biologia Funcional del CSIC-USAL a Salamanca i d’Oriol Gallego a l'IRB Barcelona, respectivament.

"En una cèl·lula sana, el creixement està molt regulat i només es dóna en circumstàncies molt concretes", indica Oriol Gallego, co-líder del treball. En realitat, la majoria de les cèl·lules d'una persona adulta ja no creixen ni es divideixen més una vegada generades. Llavors, com aconsegueix una cèl·lula aturar la maquinària encarregada de fer-la créixer? “Amb la tecnologia desenvolupada en el nostre grup i amb el servei de microscòpia de l'IRB Barcelona, hem aconseguit detectar aquest mecanisme desconegut fins ara", afirma Gallego.

"Anàvem darrere de noves formes de l'ARN polimerasa I, quan per sorpresa nostra vam descobrir que aquest enzim s'auto-inhibia quan retiràvem els nutrients de la cèl·lula" explica Irene Pazos, estudiant de doctorat de l'IRB Barcelona.

La cèl·lula respon a la disponibilitat de nutrients formant diferents acoblaments de l'ARN polimerasa I. Quan hi ha escassetat de nutrients, dues còpies d'aquest enzim s'uneixen entre ells i s'inactiven mútuament, mentre que quan la cèl·lula disposa de nutrients per seguir creixent, l'ARN polimerasa I s'allibera i s'activa per produir noves proteïnes. “El control de l'ARN polimerasa I obre una via per aturar la proliferació cel·lular ", assegura l'investigador Carlos Fernández Tornero.

Article de referència:

E. Torreira, J.A. Louro, I. Pazos, N. González-Polo, D. Gil-Carton, A.G. Duran, S. Tosi, O. Gallego, O. Calvo, C. Fernández-Tornero.

The dynamic assembly of distinct RNA polymerase I complexes modulates rDNA transcription.

eLife (2017) doi: 10.7554/eLife.20832

 
Sobre l’IRB Barcelona
Creat el 2005 per la Generalitat de Catalunya i la Universitat de Barcelona, l'IRB Barcelona és Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011. El seu objectiu és fer recerca d'excel·lència en biomedicina i millorar la qualitat de vida de les persones i, al mateix temps, tenir cura de la formació de talent, la transferència tecnològica i la comunicació social de la ciència. Els 23 laboratoris i set plataformes tecnològiques treballen per respondre a preguntes bàsiques en biologia i orientades a malalties com ara el càncer, la metàstasi, l’Alzheimer, la diabetis i malalties rares. És un centre internacional que acull més de 400 treballadors de 36 nacionalitats. Està ubicat en el Parc Científic de Barcelona. L’IRB Barcelona forma part del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) i la xarxa de Centres de Recerca de Catalunya (CERCA).