Un estudio publicado en Nature Communications ha revelado un hallazgo sorprendente: más de 200 enzimas metabólicas, muchas de ellas responsables de producir energía en las mitocondrias, se encuentran directamente asociadas al ADN en el núcleo de las células humanas. Este trabajo, liderado por investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG), demuestra que distintos tipos celulares, tejidos y cánceres exhiben patrones únicos de estas enzimas en el núcleo, lo que los autores denominan por primera vez una “huella metabólica nuclear”.
Tradicionalmente, el metabolismo (que genera energía y componentes celulares en mitocondrias y citoplasma) y la regulación genética (alojada en el núcleo) se consideraban procesos separados, con interacciones limitadas. Sin embargo, el equipo analizó proteínas unidas físicamente a la cromatina —el estado natural del ADN en las células— en 44 líneas celulares de cáncer y 10 tipos celulares sanos de diversos tejidos. Los resultados mostraron que alrededor del 7 % de las proteínas asociadas a la cromatina son enzimas metabólicas, sugiriendo que el núcleo posee un “minimetabolismo” independiente.
Entre las enzimas identificadas destacan componentes de la fosforilación oxidativa, el principal proceso generador de energía celular. Su presencia variaba notablemente según el tipo de cáncer: abundantes en células de cáncer de mama, pero casi ausentes en las de cáncer de pulmón. Este patrón se confirmó en muestras tumorales de pacientes, destacando su especificidad tisular y patológica.
“Muchas de estas enzimas sintetizan componentes esenciales para la vida y su localización nuclear se asocia a la reparación del ADN. Su presencia en el núcleo podría moldear directamente la forma en que las células cancerosas responden al estrés genotóxico, una característica de muchos tratamientos quimioterapéuticos. Es un mundo completamente nuevo por explorar”, explica Sara Sdelci, autora principal del estudio e investigadora del CRG.
El equipo también observó que algunas enzimas responden al daño en la cromatina concentrándose alrededor de zonas afectadas, contribuyendo a la estabilidad genómica. Un ejemplo clave es la enzima IMPDH2, cuya función cambia radicalmente según su ubicación: en el núcleo ayuda a mantener la integridad del genoma, mientras que en el citoplasma activa otras rutas celulares.
“Hemos tratado el metabolismo y la regulación del genoma como dos universos separados, pero este estudio sugiere que están en constante comunicación, y que las células cancerosas podrían estar explotando estas conversaciones para sobrevivir”, señala Savvas Kourtis, primer autor del trabajo.
Estos hallazgos abren nuevas vías para entender por qué tumores de distintos orígenes responden de manera diferente a quimioterapia, radioterapia o terapias dirigidas. Además, plantean preguntas sobre cómo enzimas tan voluminosas atraviesan los poros nucleares, lo que podría revelar mecanismos desconocidos y nuevos trayectos terapéuticas para modular el metabolismo nuclear en células enfermas.
