Organismul uman arde carbohidraţii, proteinele şi grăsimile pentru combustibil, iar acum, cercetătorii de la Broad Institute of MIT şi Harvard, şi de la Universitatea din Lausanne, au descoperit o altă sursă importantă de energie pentru celule: uridina, o componentă chimică unică a ARN-ului.
Noile descoperiri arată că toate celulele, de la cele imune sănătoase la cele canceroase, pot procesa uridina din ARN, aşa cum fac cu zahărul, pentru a susţine creşterea atunci când sursa de glucoză este limitată.
Cercetările anterioare au arătat că o dietă bogată în uridină duce la obezitate şi prediabet la şoareci, dar oamenii de ştiinţă nu ştiau dacă sau cum transformă celulele această componentă a ARN-ul în ATP, molecula pe care celulele o ard pentru energie.
Într-un studiu publicat miercuri, în Nature Metabolism, echipa de cercetători a identificat o cale biochimică pe care celulele o folosesc pentru a descompune zahărul derivat din uridină, pe care apoi îl ard pentru energie.
Cercetătorii spun că, o abordare care să vizeze această cale, ar putea ajuta la tratarea cancerelor şi a tulburărilor metabolice, cum ar fi diabetul, şi ar putea ajuta la reglarea răspunsului imunitar.
„Organismele vii sunt pline de ARN, în general sub formă de ribozomi, şi, prin urmare, de uridină", a declarat Jourdain, care era bursier postdoctoral când a început studiul.
„Poţi avea o dietă săracă în carbohidraţi, dar atâta timp cât există ARN în mâncare, organismul tău este capabil să transforme acel ARN în zahăr", a menţionat el.
Uridina ca sursă de energie
Cercetătorii au vrut să ştie ce gene şi căi ar putea folosi celulele pentru a rămâne în viaţă atunci când nutrienţii sunt limitaţi.
Folosind screening-ul genetic, echipa a descoperit că expresia a două gene, UPP1 şi UPP2, creşte dramatic dezvoltarea celulelor în medii fără glucoză.
Aceste gene codifică enzime care ajută la descompunerea uridinei, iar nivelul celulelor care exprimă UPP1 şi UPP2 a crescut atunci când uridina a fost singura lor sursă de hrană.
Apoi, cercetătorii au vrut să afle dacă celulele ar putea, de asemenea, să obţină uridină din ARN.
Ei au adăugat ARN la un vas de celule canceroase în medii fără zahăr. Spre surprinderea oamenilor de ştiinţă, celulele au crescut, sugerând că au fost capabile să proceseze uridina chiar şi atunci când aceasta era parte din ARN.
„Îmi amintesc că le-am spus prietenilor mei că am făcut un experiment nebunesc în care am încercat să hrănesc celulele cu ARN", îşi aminteşte Jourdain. „Nu credeam că va funcţiona - am fost foarte surprins să văd cum cresc celulele".
Pentru a cerceta în continuare cât de comună este calea în toate tipurile de cancer, echipa a folosit PRISM, o tehnologie de la Broad MIT care permite screening-ul de mare capacitate a sute de linii de celule canceroase umane.
Împreună cu o echipă de la facultatea de medicină Harvard, cercetătorii au descoperit că glicoliza din uridină este deosebit de proeminentă în melanom, dar apare şi în alte tipuri de cancer.
Oamenii de ştiinţă au arătat, de asemenea, că acest proces are loc în celulele imunitare, unde uridina poate contribui la susţinerea răspunsului imunitar prin furnizarea de energie celulelor.
Modelele de expresie genetică documentate de alţi cercetători sugerează că această cale apare probabil în celulele sanguine, în plămâni, creier şi rinichi.
Deşi glicoliza din ARN şi uridină este larg răspândită, aceasta nu este reglată de celulă, ceea ce ar putea avea implicaţii importante în bolile metabolice.
Această lipsă de reglare înseamnă că celulele continuă să ardă ARN sau uridină chiar şi atunci când nu au nevoie de energie şi ar putea ajuta la explicarea motivului pentru care dietele bogate în uridină sunt asociate cu obezitatea, boala ficatului gras şi prediabetul la şoareci.
Exploatarea glicolizei din uridină
Oamenii de ştiinţă întrevăd o serie de modalităţi de a exploata această cale în scopuri terapeutice.
Astfel, cercetătorii ar putea inhiba această cale în cazul cancerelor pentru a le înfometa sau ar putea reduce activitatea celulelor imunitare hiperactive în cazul tulburărilor autoimune.
Dimpotrivă, ar putea promova această cale pentru a stimula celulele imunitare care luptă împotriva agenţilor patogeni.
Cercetătorii din acest studiu lucrează în prezent la găsirea unor inhibitori cu care să vizeze această cale pe care să-i testeze pe modele animale.
În viitor, echipa şi-a propus să studieze efectele alimentelor bogate în ARN asupra obezităţii la om.
„Am subestimat cât de multă energie putem obţine din consumul de nucleotide", a spus Jourdain. „Acesta este cu adevărat un nou factor cheie în domeniul metabolismului şi al nutriţiei".
