Nye fund om genbrugscentre for celler

Både dyre- og planteceller er afhængige af autofagi, hvor beskadiget eller overflødigt cellemateriale fjernes. Nedbrydningen af ​​substrater sker af proteiner. Hos dyr, det foregår i en celleorganel kaldet lysosomet og i planter og gær i vakuolen. I første omgang, nedbrydningsproteinerne er ikke lokaliseret i vakuolen eller lysosomet; hellere, de skal transporteres af transportreceptorer på små vesikler til deres virkningssted.

Holdet ved forskningsgruppen Biochemistry of Intracellular Transport ved Ruhr-Universität Bochum (RUB), ledet af Dr. Harald Platta, har med succes demonstreret, hvor uundværlig Vps10-transportreceptoren er for processen.

I en anden undersøgelse, forskerne analyserede proteinet Vac8, som regulerer sammensmeltningen af ​​små og store vesikler med vakuolmembranen, så den respektive belastning kan frigives ind i vakuolens indre.

Resultaterne blev offentliggjort i juni og juli 2019 i Videnskabelige rapporter og Celle journaler.

Uundværlig til nedbrydning af komplekse substrater

Forskerne viste, at transportreceptoren Vps10, som i planter og gær dirigerer nedbrydningsproteinet Pro-Pep4 fra det endoplasmatiske retikulum til vakuolen, er ikke kun en af ​​flere udskiftelige receptorer. "Hellere, Vps10 bidrager væsentligt til vakuolens aktivitet under nedbrydningen af ​​cellens egne komponenter ved effektivt at transportere Pro-Pep4, siger Harald Platta.

Uden Vps10, hvis modstykke i menneskelige celler kaldes sortilin, Pro-Pep4 kan ikke transporteres effektivt til vakuolen og aktiveres til Pep4, som kaldes cathepsin D hos mennesker.

Mens nedbrydningen af ​​lejlighedsvise små proteiner og ribosomer i vakuolen stadig er mulig uden Vps10, det viste sig, at nedbrydningen af ​​komplekse substrater, såsom peroxisomer eller mitokondrier, kan ikke længere foregå effektivt uden Vps10 og er forbundet med en funktionsfejl og dermed ineffektiv modning af Pro-Pep4.

Vidtgående konsekvenser

"Resultaterne fra denne undersøgelse er også relevante for opfølgende spørgsmål, " forklarer Platta. "Pep4 bestemmer, for eksempel, toksiciteten af ​​forskellige svampe, der er skadelige for planter. I øvrigt, Pep4 beskytter gærceller mod spontan dannelse af prioner, dvs. specifikke skadelige proteinpartikler, mens tabet af Pep4-aktivitet resulterer i en forkortet levetid. Hos pattedyr, en mangel på den modne Pep4-homolog cathepsin D fører til neurodegenerative lidelser. Og fejlfunktionen af ​​pro-cathepsin D er blevet observeret i forskellige former for kræft."

Vesikler og vakuolemembraner skal smelte sammen

Den anden undersøgelse analyserede proteinet Vac8, som er nært beslægtet med pattedyrsproteinerne plakoglobin, en tumorundertrykker, og catenin. Mens sidstnævnte medierer celle-celle-kontakter ved plasmamembranen, Vac8 regulerer fusionen af ​​transportvesiklernes membraner med den vakuolære membran i cellen. Disse er enten små vesikler indeholdende nedbrydningsproteiner eller store vesikler fyldt med de substrater, der skal nedbrydes.

I modsætning til hvad man kunne antage, fusionen af ​​membranerne synes ikke at finde sted ved binding til andre proteiner, men, som forskerne har vist, via koordinering af lipider. "I løbet af undersøgelsen, vi var i stand til at vise, at fusionen og nedbrydningsaktiviteten af ​​vakuolen i Vac8-deficiente celler kunne regenereres ved den eksperimentelle tilsætning af membranlipidbyggestenene oliesyre og glycerol, " siger Harald Platta. Ifølge forskerne, dette er grunden til, at Vac8 spiller en afgørende rolle i den autofagiske nedbrydning af alle testede substrater - cytosoliske proteiner, ribosomer og peroxisomer.

Følgelig, Vac8 ser ikke kun ud til at fungere som et simpelt adaptermolekyle mellem to membraner, men kan også definere sammensætningen af ​​de omgivende lipider for at forberede kontakten mellem de to membraner. "Dette rejser interessante nye spørgsmål om identiteten af ​​de involverede lipidtyper, " som Harald Platta skitserer potentielle fremtidige forskningsspørgsmål.