Hallazgos sobre la evolución del sistema energético de las células abren nuevas vías para las enfermedades genéticas

Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) y el Centro de Investigación Biomédica en Red Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES) han revelado cómo ha evolucionado el sistema energético de las células a lo largo de millones de años, una información que podría ayudar a identificar mutaciones causantes de enfermedades genéticas raras.

"Comprender esta evolución ayuda a explicar por qué algunas mutaciones genéticas provocan enfermedades raras y graves que afectan a este sistema", ha explicado el autor principal del artículo, José Luis Cabrera, que se ha publicado en la revista 'Cell Genomics' y desvela las estrategias evolutivas a nivel molecular que ha seguido el principal centro de integración metabólico y energético de la célula, el sistema OxPhos.

Los investigadores, en colaboración con el grupo de Fátima Sánchez-Cabo, jefa del grupo de Biomedicina de Sistemas Computacional del CNIC, han analizado cómo interactúan los dos tipos de ADN que codifican las proteínas del sistema OxPhos, estos son, el ADN nuclear, que se hereda del padre y la madre, y el ADN mitocondrial, que solo se hereda de la madre.

El sistema OxPhos está formado por cinco grandes bloques de proteínas, cuatro de estos transportan electrones y el otro, llamado ATP-sintetasa, produce energía en forma de adenosin trifosfato (ATP), el "combustible" celular, según ha explicado el jefe del grupo Genética Funcional del Sistema de Fosforilación Oxidativa (GENOXPHOS) del CNIC, José Antonio Enríquez.

"Estos bloques pueden funcionar por separado o formar grupos según lo que necesite la célula. En total, están formados por unas 103 proteínas, codificadas por dos tipos de ADN: el nuclear y el mitocondrial. Y, mientras que el ADN nuclear cambia poco con el tiempo y gana variedad gracias a la mezcla genética durante la reproducción, el ADN mitocondrial se modifica mucho más rápido, aunque solo se transmite de madres a hijos", ha detallado.

Las proteínas codificadas por el ADN mitocondrial constituyen el corazón de los complejos respiratorios, "cuyo correcto funcionamiento depende de que los componentes nucleares y los mitocondriales encajen adecuadamente", según ha añadido el doctor Cabrera.

HERRAMIENTA PARA EVALUAR MUTACIONES PATOLÓGICAS
El estudio también presenta una herramienta innovadora denominada 'ConScore', un índice de predicción funcional que permite evaluar la relevancia clínica de las mutaciones en las 103 proteínas que componen el sistema OxPhos. "Este índice se basa en la divergencia evolutiva de estas proteínas entre vertebrados -incluidos mamíferos y primates-, y complementa los estudios de variabilidad genética en poblaciones humanas", ha explicado Enríquez.

ConScore ofrece un nuevo marco para interpretar mutaciones potencialmente patológicas, abriendo la puerta al desarrollo de mejores estrategias diagnósticas y terapéuticas frente a enfermedades mitocondriales, según han asegurado los investigadores.

El estudio ha recibido financiación de los fondos europeos 'NextGenerationEU' a través del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (PRTR), el CIBERFES, la Fundación 'la Caixa', Human Frontier Science Fundation; beca Severo Ochoa concedida por MICIU/AEI y por los Fondos Sociales Europeos (FSE invierte en tu futuro).