Investigadores de la URV y del IRB identifican a un actor clave en el metabolismo celular

Investigadores de la Universitat Rovira i Virgili (URV) y del Laboratori d’Inestabilitat Genòmica i Càncer de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) han identificado el EXD2 como un actor clave para la producción de proteínas en los mitocondrios, los orgánulos celulares responsables de la mayoría de la generación de energía. El estudio, publicado en ‘Nature Cell Biology’, muestra que la proteína EXD2 es crítica para los mitocondrios -las centrales energéticas de la célula- para producir energía. El trabajo puede tener implicaciones para comprender y tratar trastornos metabólicos como la diabetes y el cáncer. De hecho, una de las hipótesis planteadas es que la inhibición de esta proteína podría tener efectos antitumorales.

«Hemos proporcionado una amplia evidencia que el EXD2 es una proteína mitocondrial y que su función principal es facilitar la producción de proteínas en las mitocondrias», explica Trabes H. Stracker, jefe del laboratorio. Este trabajo desafía la interpretación de estudios previos que sugerían a que EXD2 realiza una función de reparación de ADN en el núcleo. «No obstante, en este momento no podemos descartar otras posibles funciones», añade Stracker.

El estudio presenta los resultados desde un enfoque multidisciplinar colaborativo, utilizando proteòmica de última generación, metabolòmica, bioquímica, biología celular y el desarrollo de la mosca de la fruta, ‘Drosophila melanogaster’, para identificar la función del EXD2.

La contribución de la URV en este estudio multidisciplinar ha sido liderada por Òscar Yanes, experto en el estudio del metabolismo celular mediante técnicas innovadoras de metabolòmica basadas en espectrometría de masas y resonancia magnética nuclear. En concreto, el grupo de Yanes ha contribuido a descifrar la importancia de esta proteína en el mantenimiento de la estabilidad celular mediante su capacidad antioxidativa y de regulación de la respiración y producción de energía en la mitocondria.

Limpiando el proceso de producción de energía

Los científicos han detectado que el EXD2 interactúa principalmente con el ribosoma mitocondrial (o mitorribosoma), la máquina celular requerida para la producción de proteínas en los mitocondrios.

«El EXD2 actúa sobre el ARN mensajero para mantener el mitorribosoma ‘neto’ hasta que esté maduro y listo para generar proteínas. En ausencia de EXD2, las células son muy defectuosas en la producción de proteína mitocondrial», señala Joana Silva, primera autora del estudio y exestudiante de doctorado del Laboratori d’Inestabilitat Genòmica i Càncer

La función del EXD2 en el mitorribosoma es crucial para suprimir la generación de especies reactivas de oxígeno (RUBIO por sus siglas en inglés), que pueden surgir por|para defectos mitocondriales, y para favorecer el desarrollo normal en ‘Drosophila’. Las moscas sin EXD2 incrementaron los niveles de RUBIO, tenían retraso en el desarrollo y fertilidad reducida.

«Los resultados destacan la complejidad de la producción de proteínas mitocondriales y demuestran que muchos niveles de regulación todavía no se han dilucidado», dice Stracker.

Posible objetivo para los trastornos metabólicos y la terapia del cáncer

Estos estudios pueden tener implicaciones para comprender y tratar trastornos metabólicos como la diabetes y el cáncer. En este segundo caso, en los últimos años se ha destacado la importancia de la generación de energía mitocondrial en los tumores y la inhibición de la producción de proteínas ha sido propuesta por muchos grupos como diana terapéutica.

Dado que el EXD2 es una enzima necesaria para la traducción mitocondrial es posible que su inhibición tenga efectos antitumorales, hipótesis que se evaluará en experimentos futuros.

Este estudio ha sido financiado por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO), así como por la Sociedad Cultural Finlandesa y la Fundación para la Ciencia y la Tecnología que financió la tesis de los dos primeros autores.

El trabajo fue realizado en colaboración con otros laboratorios que hicieron contribuciones importantes, incluyendo a Aidan Doherty en la Universidad de Toronto, a Oscar Yanes en el CIBERDEM y la Universidad Rovira i Virgili, y Andreu Casali y Lluís Ribas de Pouplana en el Instituto de investigación Biomédica (IRB Barcelona).