L'estudi, publicat a Nature Cell Biology (NCB), mostra que la proteïna EXD2 és crítica per als mitocondris, les centrals energètiques de la cèl·lula, per produir energia

Investigadors de la URV i del Laboratori d’Inestabilitat Genòmica i Càncer de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) han identificat EXD2 com un actor clau per a la producció de proteïnes en els mitocondris, els orgànuls cel·lulars responsables de la majoria de la generació d’energia.

“Hem proporcionat una àmplia evidència que EXD2 és una proteïna mitocondrial i que la seva funció principal és facilitar la producció de proteïnes en les mitocòndries”, explica Travis H. Stracker, cap del laboratori.

Aquest treball desafia la interpretació d’estudis previs que suggerien que EXD2 realitza una funció de reparació d’ADN en el nucli. “No obstant això, en aquest moment no podem descartar altres possibles funcions”, afegeix Stracker.

Publicat a Nature Cell Biology, l’estudi presenta els resultats des d’un enfocament multidisciplinari col·laboratiu, utilitzant proteòmica d’última generació, metabolòmica, bioquímica, biologia cel·lular i el desenvolupament de la mosca de la fruita, Drosophila melanogaster, per identificar la funció d’EXD2.

La contribució de la Universitat Rovira i Virgili en aquest estudi multidisciplinari ha estat liderada per Òscar Yanes, expert en l’estudi del metabolisme cel·lular mitjançant tècniques innovadores de metabolòmica basades en espectrometria de masses i ressonància magnètica nuclear. En concret, el grup de Yanes ha contribuït a desxifrar la importància d’aquesta proteïna en el manteniment de l’estabilitat cel·lular mitjançant la seva capacitat antioxidativa, i de regulació de la respiració i producció d’energia a la mitocondria.

Netejant el procés de producció d’energia

Els científics han detectat que EXD2 interactua principalment amb el ribosoma mitocondrial (o mitorribosoma), la màquina cel·lular requerida per a la producció de proteïnes en els mitocondris.

“EXD2 actua sobre l’ARN missatger per mantenir el mitorribosoma ‘net’ fins que estigui madur i llest per generar proteïnes. En absència d’EXD2, les cèl·lules són molt defectuoses en la producció de proteïna mitocondrial”, assenyala Joana Silva, primera autora de l’estudi i ex estudiant de doctorat del Laboratori d’Inestabilitat Genòmica i Càncer.

La funció d’EXD2 al mitorribosoma és crucial per suprimir la generació d’espècies reactives d’oxigen (ROS per les seves sigles en anglès), que poden sorgir per defectes mitocondrials, i per afavorir el desenvolupament normal en Drosophila. Les mosques sense EXD2 van incrementar els nivells de ROS, tenien retard en el desenvolupament i fertilitat reduïda.

“Els resultats destaquen la complexitat de la producció de proteïnes mitocondrials i demostren que molts nivells de regulació encara no s’han dilucidat”, diu Stracker.

Possible objectiu per als trastorns metabòlics i la teràpia del càncer

Aquests estudis poden tenir implicacions per comprendre i tractar trastorns metabòlics com la diabetis i el càncer. En concret en el càncer, en els darrers anys, s’ha destacat la importància de la generació d’energia mitocondrial en els tumors i la inhibició de la producció de proteïnes ha estat proposada per molts grups com a diana terapèutica.

Atès que EXD2 és un enzim necessari per a la traducció mitocondrial és possible que la seva inhibició tingui efectes antitumorals, hipòtesi que s’avaluarà en experiments futurs.

Aquest estudi ha estat finançat pel Ministeri d’Economia, Indústria i Competitivitat (MINECO), així com per la Societat Cultural Finlandesa i la Fundació per a la Ciència i la Tecnologia que va finançar la tesi dels dos primers autors.

El treball va ser realitzat en col·laboració amb altres laboratoris que van fer contribucions importants, incloent Aidan Doherty a la Universitat de Toronto, Oscar Yanes al CIBERDEM i la Universitat Rovira i Virgili, i Andreu Casali i Lluís Ribas de Pouplana a l’Institut d’investigació Biomèdica (IRB Barcelona).

Referència bibliogràfica: Joana Silva, Suvi Aivio, Philip A. Knobel, Laura J. Bailey, Andreu Casali, Maria Vinaixa, Isabel Garcia-Cao, Étienne Coyaud, Alexis A. Jourdain, Pablo Perez-Ferreros, Ana M. Rojas, Albert Antolin-Fontes, Sara Samino-Gené, Brian Raught, Acaimo González-Reyes, Lluis Ribas de Pouplana, Aidan J. Doherty, Oscar Yanes and Travis H. Stracker. “EXD2 governs germ stem cell homeostasis and lifespan by promoting mitoribosome integrity and translation”. Nature Cell Biology (2018) https://dx.doi.org/10.1038/s41556-017-0016-9