norteLa actividad metabólica normal produce especies reactivas de oxígeno (ROS) que, si no se eliminan, pueden dañar los componentes celulares. Como resultado, las ROS de las mitocondrias hiperactivas se citan con frecuencia como una fuente de daño al ADN. A pesar de esta creencia de larga data, pocos estudios han demostrado explícitamente este vínculo.

Tobias Dansenun biólogo redox del Centro Médico Universitario de Utrecht, admite que incluso durante sus estudios de posgrado, creía que las ROS producidas por las mitocondrias podían dañar el ADN. Esta idea comenzó a cambiar a medida que asistía a más reuniones y conocía a bioquímicos que estudiaban biología redox. «Uno empieza a darse cuenta de que, en realidad, para llegar desde las mitocondrias al núcleo y dañar el ADN, hay que pasar muchas cosas», dijo, y agregó que debido a la reactividad de las ROS, probablemente quedarían atrapadas en el camino.

Dansen y su estudiante de posgrado y coautor del estudio, Ciudad de Soestpuso a prueba esta suposición. En un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza, El equipo demostró que peróxido de hidrógenoun ROS producido por las mitocondrias, no se difunde al núcleo.¹ Considerando la presencia de bases de ADN mutadas por radicales hidroxilo en los tumores, los hallazgos apoyan una fuente nuclear de ROS aún por identificar.

Para estudiar específicamente el efecto dependiente de la ubicación de la liberación de peróxido de hidrógeno, utilizaron D-aminoácido oxidasa (DAAO), que produce este ROS tras la adición de D-alanina.² El equipo fusionó DAAO con una proteína nucleosomal o una proteína de membrana mitocondrial para estudiar los efectos del peróxido de hidrógeno producido en estas ubicaciones específicas.

El peróxido de hidrógeno se difunde mal a través de la membrana nuclear, pero el equipo evaluó si el aumento de las concentraciones mejoraba esta migración. La sonda fluorescente Hiper7 (una variante de una sonda original, Hiperllamado así por el peróxido de hidrógeno) se activa en presencia de peróxido de hidrógeno.^3,4 El grupo demostró que mientras que el peróxido de hidrógeno producido por DAAO en el núcleo activaba el HyPer7 localizado en el núcleo, el DAAO unido a las mitocondrias no activaba significativamente el HyPer7 nuclear sin niveles tóxicos de peróxido de hidrógeno.

El equipo planteó la hipótesis de que los niveles de peróxido de hidrógeno por debajo de los niveles detectados por HyPer7 podrían inducir daños en el ADN. Mientras que la activación nuclear de DAAO puso en marcha las proteínas reparadoras de daños en el ADN y provocó roturas de cadenas de ADN, la DAAO unida a las mitocondrias no provocó ninguno de estos efectos. Además, el peróxido de hidrógeno producido por DAAO en la membrana mitocondrial no indujo la detención del ciclo celular, mientras que el peróxido de hidrógeno producido por DAAO en el núcleo detuvo el ciclo celular.

Aunque los niveles más bajos de peróxido de hidrógeno producido por DAAO en la membrana mitocondrial no dañaron el ADN ni detuvieron el ciclo celular, las concentraciones más altas redujeron la viabilidad de las células. Los investigadores confirmaron que el aumento de la producción de peróxido de hidrógeno no impidió la función de las mitocondrias. Investigaron una forma de apoptosis causada por radicales hidroxi formados en presencia de hierro y descubrieron que, si bien estos compuestos contribuyen a la muerte celular, las células aún morían en presencia de un aumento del peróxido de hidrógeno, lo que sugiere otros mecanismos.

“Será interesante ver con qué rapidez o facilidad se adopta esta idea de que el [hydrogen peroxide] no está llegando al núcleo”, dijo Ryan Barnesun biólogo celular de la Universidad de Kansas que no participó en el estudio.

Barnes, que consideró rigurosa la metodología del estudio, consideró que la respuesta a la pregunta general sobre si las ROS mitocondriales dañan el ADN era convincente. Sin embargo, dijo que los experimentos futuros podrían explorar cómo la evolución del cáncer, que expone a las células a condiciones hipóxicas a largo plazo, desgasta las defensas antioxidantes y posiblemente altera la capacidad del peróxido de hidrógeno para difundirse a otras ubicaciones.

Según Dansen, una cosa que aún le desconcertaba a él y a su equipo era que observaron, como muchos otros, que tratar las células directamente con peróxido de hidrógeno causaba respuestas de daño del ADN y detención del crecimiento, pero las células no morían. Sin embargo, en su estudio, el peróxido de hidrógeno producido en niveles altos en las mitocondrias inducía la muerte celular antes de que pudiera llegar al núcleo. «Eso es algo que no puedo entender», dijo Dansen. «También es una de las razones por las que este dogma era tan fuerte». Su grupo está investigando actualmente esta discrepancia.

“Esto demuestra una vez más que tenemos que ser cuidadosos… y estar atentos a los dogmas que tal vez existan en biología”, dijo van Soest. “Simplemente demuestra que tenemos que desafiar constantemente las viejas ideas con las herramientas más nuevas que se están desarrollando a lo largo de los años porque… a veces las viejas ideas o los viejos hallazgos no se explican bien”.