Ny forståelse af lysosomernes indre verden

Forskere ved Duke-NUS Medical School og kolleger i Singapore har identificeret et protein, der transporterer nedbrudte membranlipider ud af lysosomer, cellulære organeller, der er cellers nedbrydningsfabrikker. Resultaterne, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , fremme forståelsen af ​​lysosomets rolle i sundhed og sygdom.

"Lysosomer, der findes i celler i hele den menneskelige krop, er små organeller, der er ansvarlige for at nedbryde cellulære affaldsprodukter og redde genanvendelige molekyler som byggesten til cellulære komponenter," forklarede Ms. Menglan He, medforfatter af undersøgelsen og MD-Ph. .D. kandidat med Integreret Biologi og Medicin Ph.D. spor på Duke-NUS. "Når lysosomer ikke fungerer på grund af sjældne genetiske lidelser, skaber dette en ophobning af giftige cellulære affaldsprodukter og påvirker andre organeller, hvilket forårsager organ- og cellulære patologier såsom neurodegeneration."

I undersøgelsen screenede Ms. He og et tværfagligt team af videnskabsmænd i Singapore et panel af transporterproteiner, hvis funktioner ikke er blevet fuldt belyst. Proteinerne, som de screenede, tilhører en gruppe kaldet major facilitator superfamily (MFS), som er vigtige for transporten af ​​molekyler over cellemembraner.

Deres resultater afslørede, at et MFS-protein kaldet Spns1 transporterer de nedbrudte produkter af to phospholipider, phosphatidylcholin og phosphatidylethanolamin - som er vigtige byggesten for strukturen og funktionen af ​​levende celler - ud af lysosomer og ind i cytoplasmaet. De to molekyler går derefter gennem veje, der genbruger dem til deres oprindelige lipidformer, så de kan genindbygges i cellen.

"Forskere ved ret meget om de molekylære processer, der er involveret i at nedbryde og transportere nogle molekyler ud af lysosomer," tilføjede Dr. Alvin Kuk, som også er medforfatter af undersøgelsen og postdoktoral forskningsstipendiat med Cardiovascular &Metabolic Disorders (CVMD) Program på Duke-NUS. "Men når det kommer til de to lipider, phosphatidylcholin og phosphatidylethanolamin, der repræsenterer de mest udbredte phospholipider i cellemembraner, er meget lidt kendt."

Forskerne fandt endvidere ud af, at Spns1-mangel i celler og prækliniske modeller førte til patologisk akkumulering af nedbrydningsprodukter af de to lipider inde i lysosomer. Denne ophobning førte til forskellige sygdomstilstande, herunder tegn på øget inflammation.

"Historisk har det været svært at identificere lysosomale lipidtransportører, hvilket begrænser vores forståelse af lysosomets rolle i lipidmetabolisme og sygdom," siger professor David Silver, den ledende seniormedforfatter af undersøgelsen og vicedirektør for CVMD-programmet hos Duke-NUS. "Denne undersøgelse giver en ramme til at undersøge, hvordan denne nye transportør fungerer og dens rolle i sundhed og sygdom."

"Dette har været et fantastisk samarbejde," sagde adjunkt Federico Torta, en senior medforfatter af undersøgelsen fra Yong Loo Lin School of Medicine ved National University of Singapore. "Vi hjalp med at afklare funktionen af ​​Spns1 ved at integrere resultaterne fra vores kolleger hos Duke-NUS med vores lipidomiske data. Massespektrometri-baseret lipidomik af væv, celler og isolerede lysosomer gjorde det muligt at identificere kvantitative og kvalitative ændringer i deres lipidsammensætning ved høj opløsning og følsomhed." + Udforsk yderligere

PITT-vej:Forskere opdager, hvordan celler reparerer et levetidsfremmende 'genbrugssystem'