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Identificado un mecanismo que detiene la progresión del cáncer al interferir en el metabolismo de las células tumorales

Science · 14 septiembre 2021

El supresor tumoral Parkin, cuyos niveles están reducidos en diferentes tipos de cáncer, provoca un estrés metabólico y oxidativo agudo, suprime el tráfico mitocondrial y bloquea el movimiento de las células tumorales, reduciendo el crecimiento de los tumores primarios y metastásicos, según un estudio del Instituto Wistar (Estados Unidos).

Estos hallazgos, publicados en Science Advances, demuestran que la reprogramación metabólica y mitocondrial, que son características bien establecidas de la progresión tumoral, actúan como potentes impulsores de la enfermedad.

"Hace un siglo que sabemos que la progresión de una lesión pequeña y premaligna a un tumor agresivo y luego a la metástasis va acompañada de cambios en el metabolismo que permiten a las células cancerosas soportar el aumento de la demanda de energía debido al crecimiento continuo y adaptarse a las condiciones desfavorables del microambiente. Nuestro estudio aporta pruebas de que la reprogramación de la función metabólica y mitocondrial es un factor promotor del cáncer al que se oponen los mecanismos de supresión tumoral, e identificamos uno que es relevante para detener varios tipos diferentes de cáncer", explica el autor principal del estudio, Darío C. Altieri.

Altieri y colegas estudiaron el gen Parkin, que está alterado en la enfermedad de Parkinson. A través de un mecanismo de degradación conocido como mitofagia, se sabe que Parkin protege las células cerebrales facilitando la eliminación selectiva de las mitocondrias dañadas. Pruebas anteriores indicaban que la proteína que codifica dicho gen podría desempeñar un papel en la regulación del metabolismo de las células cancerosas y en la supresión del crecimiento de los tumores, pero los mecanismos seguían siendo esquivos.

Los investigadores reintrodujeron Parkin en células de cáncer de próstata y otros tipos de células cancerosas que no expresaban la proteína y observaron una reducción del movimiento celular y un bloqueo de la invasión. Al mismo tiempo, la supresión de Parkin en las células normales aumentó la motilidad celular.

In vivo, las células de cáncer de próstata que expresaban Parkin formaban tumores más pequeños y tenían un menor potencial metastásico. El equipo descubrió que la expresión de Parkin era baja o indetectable en las muestras de tejido derivadas de pacientes y en las líneas celulares de cáncer, y que disminuía en todos los tipos de tumores incluidos en la base de datos del Atlas del Genoma del Cáncer en comparación con sus respectivos homólogos normales.

Un estudio proteómico global de las células cancerosas modificadas para expresar Parkin reveló alteraciones en las redes de proteínas que controlan el movimiento celular y la metástasis y una disminución de la señalización oncogénica.

Es importante destacar que estos efectos fueron independientes del papel de Parkin en la mitofagia en respuesta al daño mitocondrial. Los investigadores se preguntaron entonces si otras condiciones patológicas podían activar la proteína Parkin. Descubrieron que la exposición de las células cancerosas que expresan Parkin a condiciones de estrés, como la privación de nutrientes y los agentes que dañan el ADN, daba lugar a un fuerte aumento de los niveles de Parkin.

Parkin funciona como una enzima que promueve la ubiquitinación, un proceso que modifica las proteínas para marcarlas para su degradación. Los investigadores observaron que esta función es necesaria para la actividad supresora tumoral de Parkin.

La expresión forzada de Parkin en las células cancerosas altera la ubiquitinación en las redes de proteínas que controlan la muerte celular, la función mitocondrial y el metabolismo de la glucosa. Como consecuencia, Parkin interfiere en el movimiento de las mitocondrias dentro de las células, lo que afecta a su función en la progresión del tumor.

"Nuestro laboratorio ha descrito el papel que desempeñan estos orgánulos en el cáncer, demostrando que los cambios en el tamaño, la forma y la distribución de las mitocondrias dentro de las células permiten un aumento de la motilidad celular, la diseminación metastásica y otros rasgos agresivos de la enfermedad. Este nuevo estudio muestra cómo una vía supresora de tumores se opone a la dinámica mitocondrial para contrarrestar la progresión del cáncer", resalta Ekta Agarwal, primera autora del estudio.

Los investigadores diseccionaron aún más el mecanismo de supresión tumoral de Parkin y su papel en el control del metabolismo, y demostraron que la expresión de Parkin bloquea una enzima llamada transketolasa (TKT) que participa en la glucólisis, una vía metabólica utilizada específicamente por las células cancerosas para generar energía. Este bloqueo da lugar a una menor producción de energía.

La TKT también desempeña un papel clave para contrarrestar el estrés oxidativo en la célula. Por tanto, otra consecuencia de su inhibición es la acumulación de especies reactivas de oxígeno y el estrés oxidativo en las mitocondrias, que inhiben la función mitocondrial y, a su vez, la motilidad de las células tumorales.

De este estudio se desprende que Parkin es un efector crítico, activado por el estrés, de una vía de supresión tumoral que antagoniza la proliferación de células malignas y la competencia metastásica al interferir con la capacidad de las células cancerosas para reprogramar su metabolismo.

Referencia: Sci Adv. 2021;7(35):eabg7287. Published 2021 Aug 25. doi:10.1126/sciadv.abg7287

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