La inestabilitat genòmica, com pot ser la pèrdua d’un cromosoma o la mala duplicació de l’ADN, és la principal font de mutacions en el genoma i el principal motor de la transformació tumoral. Una de les causes de la inestabilitat genòmica és la manca de coordinació entre els processos cel·lulars com la producció de proteïnes i la duplicació del genoma que té lloc durant el cicle de divisió de la cèl·lula.

Una recerca feta per investigadors del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (CEXS) de la UPF ha identificat un mecanisme de control amb el qual les cèl·lules coordinen aquests dos processos, anomenats de replicació i de transcripció de l’ADN, amb l’objectiu d’evitar possibles danys en el genoma que originin futures malalties.

L’estudi Multiple signaling kinase target Mrc1 to prevent genomic instability triggered by transcription-replication conflicts s’ha publicat avui a la revista Nature Communications, i permet obrir un nou camí inexplorat en el diagnòstic i el pronòstic de malalties associades a la inestabilitat genòmica,

La investigació l’ha dut a terme el Grup de Recerca en Senyalització Cel·lular, que dirigeixen els investigadors Francesc Posas i Eulàlia de Nadal. També ha comptat amb la col·laboració d’investigadors del Centre Andalús de Biologia Molecular i Medicina Regenerativa (CABIMER).

La importància de la proteïna Mrc1

És a través d’aquesta proteïna que s’activa el mecanisme de control que permet coordinar les estratègies per prevenir els conflictes entre els processos de replicació i de transcripció de les cèl·lules.

La replicació és el mecanisme molecular per mitjà del qual l’ADN produeix una còpia de si mateix. Cada vegada que una cèl·lula es divideix, el genoma sencer ha de ser duplicat per poder ser transmès a la descendència. Per la seva banda, la transcripció consisteix en el procés de síntesi de proteïnes, encarregades de fer funcionar les cèl·lules de manera rutinària.

En determinades situacions, com per exemple davant de canvis sobtats en les condicions ambientals, la cèl·lula augmenta la demanda de proteïnes per tal de protegir-se de les agressions exteriors. En aquestes condicions especials és imprescindible una coordinació perfecta entre l’alta producció proteica i la duplicació del genoma per tal de prevenir conflictes entre els dos processos i la conseqüent inestabilitat genòmica.

Protegir el procés de duplicació del genoma és vital perquè en aquest interval de temps l’ADN és especialment susceptible a patir alteracions que poden comprometre les funcions cel·lulars i, per tant, que poden ser heretades per la cèl·lula filla.

Un augment en la demanda de la producció de proteïnes quan hi ha canvis en les condicions ambientals al mateix temps que s’està duplicant el genoma és una situació molt compromesa per les cèl·lules. En aquestes circumstàncies, la maquinària de còpia de l’ADN i la maquinària que permet la producció de proteïnes es troben viatjant pel mateix genoma, fet que les exposa a una probable col·lisió entre elles. Si això passa, l’ADN pot patir greus lesions i quedar alterat.

En aquest estudi s’ha identificat un mecanisme de control, regulat per la proteïna Mrc1, que coordina i atura el procés de duplicació del genoma per evitar el xoc i la conseqüent inestabilitat genòmica. Garanteix la integritat genòmica de la cèl·lula i la seva viabilitat davant d’agressions ambientals.

La rellevància del descobriment obre una via per entendre com les cèl·lules del nostre organisme que no coordinen correctament la producció de proteïnes i la duplicació del genoma pateixen canvis en el seu genoma i inicien un procés de proliferació descontrolada.

Treball de referència:

Alba Duch, Berta Canal, Sonia I. Barroso, María García-Rubio, Gerhard Seisenbacher, Andrés Aguilera, Eulàlia de Nadal i Francesc Posas. Multiple signaling kinases target Mrc1 to prevent genomic instability triggered by transcription-replication conflicts. Nature Communications. doi: 10.1038/s41467-017-02756-x. Gener del 2018