Investigadores de los Departamentos de Química y Biología de la Universidad de Konstanz han obtenido nuevos conocimientos fundamentales sobre la degradación del aminoácido lisina:oncometabolitos cancerígenos como productos intermedios.

De hecho, buscaban una enzima específica. Lo que encontraron es algo tan fundamental que sus nuevos hallazgos bien podrían encontrar su camino en los libros de texto. Aquí se hace referencia al aminoácido lisina, que es un componente importante de las proteínas. En bacterias y muchos otros organismos, la lisina genera energía durante la degradación. "Pensamos que no había nada más por descubrir en este campo. Entonces se nos ocurrió que para muchas bacterias hasta ahora no se sabe nada sobre cómo se degrada la lisina, "dice el profesor Jörg Hartig, bioquímico del Departamento de Química de la Universidad de Konstanz.

Esto incluso se aplica al organismo que es, con mucho, el más estudiado:la bacteria Escherichia coli, en resumen, E. coli, organismo modelo de la microbiología. Los resultados del trabajo colaborativo realizado por investigadores del Departamento de Química y el Departamento de Biología de la Universidad de Konstanz se pueden encontrar en el número actual de Comunicaciones de la naturaleza , 29 de noviembre de 2018.

La degradación de la lisina era desconocida hasta ahora en muchas bacterias. El nuevo camino descubierto por Jörg Hartig y sus dos investigadores doctorales Sebastian Knorr y Malte Sinn ha cerrado esta brecha de conocimiento. "Es un camino completamente nuevo que sigue una ruta desconocida hasta ahora, "dice el bioquímico Hartig. Hasta la fecha, Se consideró que la lisina era uno de los dos aminoácidos en los que el azúcar no se puede obtener directamente de su ruta de degradación. Se consideró que era únicamente cetogénico en lugar de glucogénico. Esto significa que los precursores del metabolismo de los ácidos grasos se obtienen durante la degradación. Los lípidos se pueden sintetizar a partir de esto, por ejemplo. Sin embargo, la síntesis de azúcares a partir de componentes básicos simples es muy importante para el metabolismo.

Se obtuvieron hallazgos importantes al describir las diversas etapas de degradación:los científicos de Konstanz, incluidos los biólogos, la profesora Olga Mayans y el Dr. David Schleheck, pudieron identificar glutarato e hidroxiglutarato como productos metabólicos, Entre otros. Los investigadores dominaron la caracterización estructural de la enzima clave glutarato hidroxilasa resolviendo la estructura cristalina. También pudieron demostrar que la oxidación del hidroxiglutarato al producto metabólico central α-cetoglutarato está acoplada con la cadena respiratoria. Sobre todo, sin embargo:con succinato como punto final de la vía metabólica, pudieron demostrar por primera vez que la lisina se puede degradar de manera glucogénica. Jörg Hartig resume:"La vía de degradación que hemos descubierto es la primera en degradar la lisina a un compuesto glucogénico".

El compuesto hidroxiglutarato, que no se había descrito previamente como un intermedio metabólico, puede actuar como oncometabolito en humanos. Esto significa que puede acumularse en algunas formas de cáncer y promover el crecimiento tumoral. Que el hidroxiglutarato podría desempeñar un papel en el cáncer que ya se encuentra en la etapa de desarrollo es un tema de discusión. "Si se interrumpe la desintoxicación de este compuesto, entonces esto podría contribuir al desarrollo del cáncer, "dice Malte Sinn. Hasta la fecha, Los científicos no estaban al tanto de la función específica de este oncometabolito. Se consideró un desperdicio metabólico. "Hemos descubierto que al menos en muchas bacterias no es simplemente un desperdicio, sino que es parte de una vía, "dice Hartig. Esto hace que el hidroxiglutarato sea un producto intermedio.

Aparte de su papel en el cáncer, El glutarato y el hidroxiglutarato juegan un papel importante en ciertas enfermedades neurodegenerativas hereditarias. Si los mecanismos de desintoxicación de productos metabólicos ya son defectuosos en el genoma, estas sustancias se acumulan como consecuencia, que conduce a trastornos neurológicos ya en la infancia. Los científicos pueden imaginar que a través de organismos como E. coli, que son capaces de llevar a cabo esta vía de degradación en el intestino, Estos productos metabólicos entran en las células humanas y deben eliminarse allí. Sebastian Knorr señala que la investigación está prestando cada vez más atención a la interrelación entre las bacterias que colonizan el intestino y los humanos. "Nuestros resultados justifican volver a examinar estos procesos. Quizás encontremos más vínculos".