Durante más de 40 años, los científicos han planteado la hipótesis de la existencia de grupos de enzimas, o "metabolones, "para facilitar varios procesos dentro de las células. Utilizando una nueva tecnología de imágenes combinada con espectrometría de masas, investigadores de Penn State, por primera vez, han observado directamente metabolones funcionales implicados en la generación de purinas, los metabolitos celulares más abundantes. Los hallazgos podrían conducir al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas que interrumpan la progresión del cáncer.

"Nuestro estudio sugiere que las enzimas no están ubicadas al azar en las células, pero en cambio ocurren en grupos discretos, o metabolones, que llevan a cabo rutas metabólicas específicas, "dijo Stephen Benkovic, Profesor de la Universidad Evan Pugh y Cátedra Eberly de Química. "No solo encontramos pruebas de que los metabolones existen, pero también encontramos que este metabolón ocurre cerca de las mitocondrias en las células cancerosas ".

Los hallazgos aparecen hoy en la revista. Ciencias .

En el estudio, el equipo buscó un tipo específico de metabolón, llamado "purinosoma, "que se pensó para llevar a cabo" la biosíntesis de purina de novo, "el proceso mediante el cual se sintetizan nuevas purinas (bloques de construcción de ADN y ARN). Los investigadores investigaron estos purinosomas dentro de las células HeLa, una línea celular de cáncer de cuello uterino comúnmente utilizada en la investigación científica.

"Hemos demostrado que la vía biosintética de novo de purina [DNPB] es llevada a cabo por purinosomas que constan de al menos nueve enzimas que actúan juntas de forma sinérgica para aumentar su actividad general en al menos siete veces, "dijo Vidhi Pareek, profesor asistente de investigación, Departamento de Química y los Institutos Huck de Ciencias de la Vida.

Los investigadores identificaron los purinosomas, que tenían menos de un micrómetro de diámetro, utilizando un novedoso sistema de imágenes desarrollado por Nicholas Winograd, Profesor de Química de la Universidad Evan Pugh, y colegas. "La técnica utiliza espectrometría de masas de iones secundarios de haz de iones de racimo de gas [GCIB-SIMS] para detectar biomoléculas intactas con alta sensibilidad y permitir la obtención de imágenes químicas in situ en células individuales, "dijo Hua Tian, profesor asistente de investigación, Departamento de Química e Instituto de Investigación de Materiales. Esto fue vital para el estudio, ya que estamos tratando con concentraciones muy bajas de moléculas en células cancerosas individuales ".

Nicholas Winograd, Profesor de Química de la Universidad Evan Pugh, ha trabajado durante 35 años para desarrollar nuevas técnicas, incluyendo GCIB-SIMS de alta resolución, que puede proporcionar información química subcelular.

"Ahora, al final de mi carrera, Finalmente veo que este enfoque de imágenes revela la presencia de purinosomas, y tal vez el siguiente, observar que un fármaco contra el cáncer en realidad lo convierte en un purinosoma donde puede ser más eficaz, " él dijo.

En tono rimbombante, El equipo descubrió que la vía de DNPB se produce de forma canalizada y la yuxtaposición de los purinosomas a las mitocondrias facilita la captación de sustratos generados por las mitocondrias para su utilización en la vía. La canalización se produce cuando las enzimas se encuentran muy juntas, de modo que las moléculas producidas se transfieren y procesan rápidamente a lo largo de la vía enzimática. restringiendo el equilibrio con el citosol a granel.

"Nuestro experimento nos permitió demostrar que la eficiencia de la vía biosintética de novo de las purinas aumenta mediante la canalización y que la proximidad de los purinosomas cerca de las mitocondrias es consecuencia de la vía, ", dijo Benkovic." Estos hallazgos abren la puerta al estudio de una nueva clase de terapias contra el cáncer; por ejemplo, el diseño de una molécula que puede interrumpir la yuxtaposición de los purinosomas con las mitocondrias ".