Abordar el cáncer con nuevos conocimientos sobre los procesos celulares
Aunque todas las células del cuerpo contienen el mismo ADN, adquieren funciones diferentes. Esto ocurre porque distintos conjuntos de genes se activan o desactivan, lo que modifica el ADN y sus proteínas asociadas sin cambiar el propio código genético. «Es importante destacar que estas modificaciones epigenéticas no son estáticas», explica la coordinadora del proyecto EPICAMENTE(se abrirá en una nueva ventana), Sara Sdelci, del Centro de Regulación Genómica(se abrirá en una nueva ventana), en España. «Requieren un suministro continuo de energía y componentes químicos para establecerse, mantenerse y eliminarse». A estos componentes básicos los proporciona el metabolismo celular, la red de reacciones bioquímicas que permite a las células generar energía y adaptarse a su entorno. Un objetivo clave del proyecto EPICAMENTE era comprender cómo la actividad metabólica puede influir directamente en la regulación de los genes, en lugar de servir únicamente como fuente general de energía y metabolitos.
Estudiar el metabolismo y la regulación génica de forma conjunta
El equipo del proyecto, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), reunió a expertos en biología molecular, genómica, proteómica y biología química. Mediante enfoques proteómicos(se abrirá en una nueva ventana) a gran escala, el equipo pudo arrojar nueva luz sobre cómo los mecanismos metabólicos contribuyen a los procesos celulares fundamentales. «En lugar de preguntarnos solo si una enzima metabólica es importante para un proceso determinado, nos preguntamos dónde se requiere su actividad dentro de la célula», dice Sdelci. «Este método en la localización subcelular reveló mecanismos reguladores que permanecen ocultos si el metabolismo se trata como un proceso celular uniforme». Gracias a este trabajo pionero, el equipo del proyecto demostró que el metabolismo está directamente integrado en la regulación del genoma. «Hemos demostrado que las enzimas metabólicas pueden regular directamente las modificaciones epigenéticas», destaca Sdelci. «También descubrimos que la actividad metabólica nuclear favorece procesos celulares esenciales como la división celular y la reparación del ADN. En conjunto, estos hallazgos redefinen el metabolismo como una capa reguladora activa de la función del genoma en lugar de únicamente un proveedor de energía y precursores biosintéticos».
Cómo aprovechan las células cancerosas los mecanismos metabólicos
Es importante destacar que en los hallazgos también se demostró que las células cancerosas pueden activar o explotar mecanismos metabólicos nucleares específicos, especialmente en condiciones de estrés. Esto pone de relieve la relevancia biológica de estas vías en contextos de enfermedad, al tiempo que indica que no son exclusivas de las células cancerosas. «Esto sentaría las bases de estrategias terapéuticas más selectivas en el futuro», añade Sdelci. «Dado que las enzimas metabólicas pueden desempeñar funciones distintas dependiendo de su localización celular, dirigirse a funciones reguladoras génicas específicas en lugar de inhibir globalmente el metabolismo puede permitir una mayor precisión y reducir los efectos secundarios». A largo plazo, estos conocimientos contribuirían al desarrollo de mejores biomarcadores basados en la regulación metabólica y epigenética, y al diseño de estrategias que integren la modulación metabólica con los tratamientos existentes.
Implicaciones para el desarrollo, el envejecimiento y la enfermedad
Sin duda, el trabajo realizado por los investigadores de EPICAMENTE ha abierto nuevas vías de investigación, centradas en comprender cómo la actividad metabólica dentro de las células puede influir en los resultados biológicos. «En términos más generales, en este trabajo se ha establecido un marco conceptual para estudiar el metabolismo como un sistema regulador organizado espacialmente, con implicaciones para el desarrollo, el envejecimiento y la enfermedad», señala Sdelci. El trabajo futuro podría consistir en identificar qué actividades metabólicas son esenciales específicamente a nivel del núcleo y determinar cómo se regulan estas actividades durante diferentes estados celulares, como el estrés. Un objetivo importante será comprender cómo varían estos mecanismos entre tipos celulares y contextos fisiológicos.
