Descubren cómo la célula para de crecer cuando no tiene nutrientes

Izquierda, estructura atómica de la ARN polimerasa I en forma inactiva -homodímero-; derecha, estructura atómica de la ARN polimerasa I en forma activa -heterodímero con Rrn3-. (Carlos Fernández-Tornero CIB/CSIC y Oriol Gallego, IRB Barcelona)
Izquierda, estructura atómica de la ARN polimerasa I en forma inactiva -homodímero-; derecha, estructura atómica de la ARN polimerasa I en forma activa -heterodímero con Rrn3-. (Carlos Fernández-Tornero CIB/CSIC y Oriol Gallego, IRB Barcelona)

Desvelan un mecanismo que frena la producción de nuevas proteínas cuando no llegan alimentos a la célula.

La célula controla su estado de crecimiento formando distintos ensamblajes de la ARN polimerasa I.

El trabajo tiene implicaciones en la investigación del cáncer.

Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Madrid y Salamanca e investigadores del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) han desvelado uno de los mecanismos por los cuales las células entran en estado de latencia cuando les faltan nutrientes. El trabajo, recién publicado en la revista eLife, abre el camino para poder controlar el crecimiento celular, con implicaciones en la investigación de nuevos tratamientos para el cáncer.

La ARN polimerasa I sintetiza la maquinaria molecular encargada de fabricar todas las proteínas de la célula. Se trata de una enzima vital para el crecimiento de todos los animales, las plantas e incluso los hongos. Cuando una célula crece, necesita que la ARN polimerasa I funcione a altísima velocidad para así poder generar todas las proteínas que necesita. Pero cuando una célula deja de crecer, es esencial que cese también la actividad de dicha enzima. Muchas células cancerígenas, por ejemplo, aumentan la actividad de la ARN polimerasa I de forma descontrolada para poder crecer más rápido y expandir el tumor. Es por eso que científicos y farmacéuticas trabajan para controlar la actividad de la ARN polimerasa I y así detener el crecimiento tumoral.

En 2013, el equipo liderado por Carlos Fernández Tornero en el Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC desveló la estructura atómica de la ARN polimerasa I en su estado inactivo. Ahora han conseguido comprender cómo se activa y cómo se inactiva dicha enzima. Para esto ha sido crucial combinar nuevos estudios estructurales con avanzadas técnicas de análisis molecular, ingeniería genética y microscopía de células vivas junto a los grupos de Olga Calvo en el Instituto de Biología Funcional del CSIC-USAL en Salamanca y Oriol Gallego en el IRB Barcelona, respectivamente.

“En una célula sana, el crecimiento está muy regulado y solo se da en circunstancias muy concretas”, indica Oriol Gallego, co-líder del trabajo. En realidad, la mayoría de las células de una persona adulta ya no crecen ni se dividen más una vez generadas. Entonces, ¿cómo logra una célula detener la maquinaria que se encarga de hacerla crecer? “Con la tecnología desarrollada en nuestro grupo y el servicio de microscopía del IRB Barcelona hemos logrado detectar este mecanismo desconocido hasta ahora”, afirma Gallego.

“Íbamos detrás de nuevas formas de la ARN polimerasa I, cuando por sorpresa nuestra descubrimos que esta enzima se auto-inhibía al retirar los nutrientes de la célula” explica Irene Pazos, estudiante de doctorado del IRB Barcelona.

La célula responde a la disponibilidad de nutrientes formando distintos ensamblajes de la ARN polimerasa I. Cuando hay escasez de nutrientes, dos copias de esta enzima se unen una a la otra y se inactivan mutuamente, mientras que cuando la célula dispone de nutrientes para seguir creciendo la ARN polimerasa I se libera y se activa para producir nuevas proteínas. “El control de la ARN polimerasa I abre una vía para detener la proliferación celular”, asegura el investigador Carlos Fernández Tornero.

Artículo de referencia:

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

 
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