Un studiu publicat în Nature Communications arată că celulele canceroase pot genera rapid un impuls energetic când sunt comprimare. Cercetătorii de la Centre for Genomic Regulation din Barcelona au observat un raid al mitocondriilor către nucleu, urmat de un aport crescut de ATP. Fenomenul apare în secunde și ajută la conservarea integrității genomului în medii foarte dense. Descoperirea explică parțial cum tumorile rezistă la forțele mecanice din microambient.
Mecanismul energetic la celulele care suportă presiune mecanică
Cercetătorii au folosit un microscop specializat pentru a comprima celule vii la aproximativ trei microni, dimensiune mică comparativ cu un fir de păr. În celulele HeLa au observat că mitocondriile migrează rapid și se apropie de nucleu, formând un halou denumit "NAMs". Sonda fluorescentă care detectează ATP a arătat o creștere de aproximativ 60% în doar trei secunde după compresie. Această rezervă suplimentară de energie permite montarea unor echipe moleculare consumatoare de ATP pentru reparare ADN, facilitând refacerea lanțurilor de ADN afectate de stresul mecanic. Celulele care au beneficiat de acest impuls energetic au reparat rapid leziunile și au continuat să se dividă. În schimb, celulele comprimate care nu au primit aportul au întrerupt ciclul de diviziune. Pentru a testa relevanța clinică, echipa a analizat biopsii de carcinom mamar. Halo-urile NAMs au fost mai frecvente la fronturile invazive ale tumorilor comparativ cu nucleele din interiorul masei tumorale. Experimentele mecanistice au arătat implicarea unui ansamblu format din filamente de actină și reticul endoplasmatic. Acest cadru fizic fixează NAMs în jurul nucleului. Distrugerea filamentelor de actină cu latrunculin A a anulat formarea halo-ului și a redus influxul de ATP. Rezultatele sugerează o vulnerabilitate terapeutică specifică a celulelor metastatice, vizând răspunsul la stres mecanic fără a afecta funcția mitocondrială globală.
Rolul cito-scheletului și al reticulului în formarea halo-ului mitocondrial
Actina și reticulul endoplasmatic acționează ca un schelet care organizează mitocondriile la suprafața nucleului. Această structură înglobează mitocondriile și produce o tracțiune suficientă pentru a modela forma nucleului. Sub compresie, nucleul se deformează adesea, iar halo-ul menține aprovizionarea energetică punctuală pentru procesele de întreținere a ADN-ului. Intervențiile farmacologice care destabilizează filamentele de actină reduc această reacție rapidă. Astfel, blocarea ancorelor mecanice ar putea limita capacitatea celulelor tumorale de a răspunde la stresul fizic și de a invada țesuturile înconjurătoare. Din perspectivă biologică generală, mecanismul poate funcționa și la alte tipuri celulare expuse la forțe mecanice, cum ar fi celulele imune sau cele implicate în dezvoltare.
„Este un nou strat de reglare celulară care protejează integritatea genomului în condiții de stres mecanic.”
- Comprimarea celulară declanșează migrarea mitocondriilor către nucleu.
- Un val de ATP în doar câteva secunde sprijină reparare ADN.
- Intervențiile asupra cito-scheletului pot reduce acest răspuns și invazia tumorală.
Concluzie
Descoperirea unei reacții energetice imediate la compresie schimbă perspectiva asupra rolului mitocondriilor. Ele nu sunt doar baterii pasive, ci pot fi rapid redistribuite pentru a susține procese esențiale de supraviețuire. Identificarea NAMs deschide posibilitatea dezvoltării unor strategii terapeutice care vizează ancorele mecanice, limitând invazia tumorală fără a distruge funcția mitocondrială sistemică. Totuși, traducerea clinică necesită studii suplimentare și verificări riguroase. Pe termen lung, explorarea răspunsului mecanic poate oferi noi direcții în stiinta cancerului și în înțelegerea adaptărilor celulare la forțele fizice.
Sursa: sciencedaily.com