Biologia cellulare e molecolare (parte 2 di 2 biochimica cellulare)

Regolazione metabolica e funzioni di alcune proteine

TIGARP53 è in grado di regolare la via ossidativa dei pentoso fosfato, così come la regolazione del 3-fosfoglicerato. Infatti, regola l'attività della mutasi, influenzando i livelli di 3-fosfoglicerato inibendo direttamente la fosfogluconato deidrogenasi e quindi la via ossidativa.

Al contrario, PI3K, mTOR e MYC sono tutti segnali pro-anabolici, in cui la cellula è sotto il controllo di stimoli pro-mitogenici e segnalano che c'è bisogno di proliferare. Tutto ciò ha un impatto positivo sulla produzione di PI3P e sull'attivazione della via glicolitica.

L'aldolasi esiste in varie isoforme e la particolarità è che l'aldolasi A è la forma più affine al fruttosio-1,6-bisfosfato. Questa particolarità fa sì che l'aldolasi A catalizzi più facilmente la scissione in gliceraldeide-3-fosfato e diidrossiacetone-3-fosfato. L'aldolasi A ha quindi un'alta affinità per il suo substrato.

enzimatico. Intanto è stato dimostrato che una cellula di epatocarcinoma va enormemente a ridurre il GLUT2 che ha la particolarità di direzionare il glucosio in entrambe le vie, utile all'epatocita per immettere glc in circolo in condizioni di ipoglicemia, in questo contesto invece è favorente avere GLUT1 espresso e non GLUT2 che infatti si riduce. L'altro aspetto importante è la particolarità di aumentare esochinasi 2 spiazzando l'esochinasi 4, perché infatti la 4 porta a avere una Km alta, circa 10mM, cosa che non gli fa quasi mai raggiungere il plateau di massima velocità di catalizzazione di reazione, e quindi anche all'aumentare della cocnentrazione di glucosio ematico reisce sempre a fosforilare glucosio e entra in competizione con i tessuti che hanno esochinasi bassa. Inoltre, queste cellule vanno anche a perdere la glucosio-6-fosfatasi, che è quell'enzima chiave per andare a rimuovere

Il tag fosfato in posizione 6, che infatti quando c'è fa rimanere intrappolato il glucosio nella cellula, e gli consente quindi all'epatocita, una volta rimosso mediante la G6-fosfatasi, di rilasciare glucosio prodotto quando si fa gluconeogenesi producendo nuovo glucosio che poi in questo modo verrà immesso in circolo. Quindi l'epatocita tumorale quello che fa è di perdere esochinasi 4 e G6-fosfatasi. Altra cosa che avviene è anche la perdita dell'aldolasi B che è quella isoforma che consente alla via gluconeogenica di andare avanti, ma viene anche persa la PEP-carbossi-chinasi, che abbiamo detto è quel bypass adoperato dalla gluconeogenesi che necessita di ripopolare il pool di fosfoenolpiruvato, ma non esiste una reazione inversa potendo infatti partire dal piruvato fosforilandolo producendo PEP, ma avviene in questo modo, mentre la cellula tumorale ne perde l'espressione con lo scopo di promuovere al massimo la

glicolisi e spengere al massimo invece la gluconeogenesi. Infine, l'altra possibilità cosa che si verifica è un aumento della lattico-deidrogenasi A.

Vediamo allora di capire perché per queste cellule il glucosio è importante non solo energeticamente, ma proprio per direzionare i vari intermedi della glicolisi verso poi prodotti che possono essere utili e funzionali per la cellula. Intanto una caratteristica importante delle cellule tumorali è tutto ciò che riguarda la perdita delle polarizzazioni, quindi contatti cellula cellula, contatti cellula matrice, e perdita del contatto con la membrana. Quindi immaginiamo una cellula atipica che abbandona il dotto mammario, lascia il contesto in cui si trova e rimane da sola. È una cellula che andrà in contro a tanti stress, a cui ovviamente dovrà rispondere, e abbiamo detto effettivamente che il processo metastatico non è per nulla banale e semplice, ma porta a tanti

Piruvato. Però abbiamo visto che la cellula in qualche modo sa rispondere a tutte queste alterazioni, e vediamo qua sotto come questo avviene:

In primis sappiamo che il decremento di glc intracellulare impatta sicuramente sulla concentrazione di ATP, ADP e AMP, in particolare avremo un aumento di AMP, sintomo di scarsità energetica nella cellula, attiva la AMPk, una chinasi chiave nel regolare i destini nella cellula, e ha un ruolo importante nel regolare il destino anabolico della cellula, potendo regolare l'uso dell'acetil-CoA, andando infatti la AMPk a regolare direttamente l'Acetil-Coa carbossilasi che forma il Malonil-CoA, quel costituente che permette alla acido grasso elongasi di andare a far allungare gli acidi grassi formandoli. La particolarità è che alti livelli di malonil-CoA, inibiscono l'ingresso degli acidi grassi attivati all'interno del mitocondrio per la beta-ossidazione. E questo è un processo regolato dall'AMPk.

perché fosforila l'enzima che produce il malonil-CoA a partire dall'acetil-CoA, ovvero l'enzima ACC, che se fosforilato è inattivo. Quindi se l'AMPk funziona, si abbassano i livelli di malonil-CoA, quindi non c'è energia e non posso usare NADPH per fare acidi grassi. A questo punto il crollo di malonil-CoA rilascia il segnale inibitorio su CTP1, quindi gli acidi grassi a disposizione nella cellula, quelli che possono entrarvi, verranno direzionati per alimentare la β-ossidaizone e andare a produrre l'acetil-CoA. Quindi, a questo punto siamo con Acetil-CoA che deriva dalla degradazione degli acidi grassi (importante che non è l'acetil-CoA che viene dal piruvato perché non si arriva a produrre piruvato), ma avremo un aumento degli intermedi di Krebs a valle dell'acetil-CoA, essenzialmente aumento dei due intermedi malato e fumarato. Il malato tramite la navetta malato-aspartato esce nel citoplasma

andando in contro all'enzima malico che porta alla formazione del piruvato e NADPH. In alternativa potrebbe uscire anche ossalacetato, ma non ne abbiamo abbastanza per farlo uscire. Questo meccanismo potremmo quindi dire che è chiaramente glucosio e acido grasso dipendente, che determina un aumento del NADPH, che non è tanto alto come quello prodotto dalla via dei pentoso fosfati, ma sufficiente per tenere i ROS sotto controllo e non far morire la cellula a causa di stress-ossidativo, e questo provoca di conferire alla cellula soprattutto resistenza all'anoikis permettendole di andare a compiere e terminare il processo metastatico.

Visto che questo meccanismo è così importante, allora perché non si va a targettare risolvendo virtualmente tutti i problemi? Inizialmente perché abbiamo detto che non tutti i tumori sono glc dipendenti, ma poi perché abbiamo visto che pur essendoci isoforme enzimatiche all'interno di

Queste cellule che favoriscono l'acquisizione di questo fenotipo, sono comunque poi gli stessi enzimi che sono anche nelle cellule fisiologicamente normali. È vero per esempio che l'esochinasi 2 è la forma preponderante nelle cellule tumorali, ma in primis è stato dimostrato essere presente in una certa quota anche in cellule sane, ma poi è molto simile all'esochinasi 1. Fornire glucosio alterato in posizione 2, ovvero il 2-deossigluco.