Белок Spns1 признан ключевым фактором предотвращения накопления жира 

Фото из открытых источников

Накопление жировых молекул вредно для клетки. Исследователи из Медицинской школы Йонг Лу Лин Национального университета Сингапура (NUS Medicine) совершили прорыв в понимании того, как нашим клеткам удается оставаться здоровыми, перерабатывая важные жировые молекулы. Их исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), показывает, как белок, называемый Spinster homolog 1 (Spns1), помогает транспортировать жиры из клеточных отсеков, известных как лизосомы.

Под руководством Нгуена Нам Лонга из Программы трансляционных исследований (TRP) кафедры биохимии и иммунологии в Медицинском центре NUS группа обнаружила, что Spns1 подобен клеточному привратнику, который может помочь переместить тип жировой молекулы, называемой лизофосфолипидами, в лизосому, «центр переработки» клетки. Эти жировые молекулы затем повторно используются для функций клетки. Spns1 имеет решающее значение для поддержания здоровья клеток, обеспечивая эффективную переработку жиров и предотвращая вредное накопление жира.

Жиры и другие клеточные материалы достигают лизосомы тремя основными путями: эндоцитозом, фагоцитозом и аутофагией. При эндоцитозе клетка принимает материалы извне, заключая их в пузырьки, которые переносят их в лизосому для расщепления. При фагоцитозе иммунные клетки, такие как макрофаги, действуют как уборщицы организма, поглощая крупные частицы, такие как поврежденные клетки или микробы, и отправляя их в лизосомы. Наконец, при аутофагии клетка очищает свои собственные поврежденные части, такие как старые митохондрии, заключая их в мембранный пузырь, называемый аутофагосомой. Затем этот пузырь сливается с лизосомой, где содержимое расщепляется и перерабатывается, чтобы сохранить клетку здоровой.

После расщепления жиров в лизосоме они выполняют несколько важных функций в клетке. Одна из них — восстановление и поддержание мембран. Расщепленные жировые компоненты, такие как фосфолипиды и сфинголипиды , повторно используются для восстановления и поддержания защитных мембран клетки. Жиры также помогают в производстве энергии, поскольку некоторые из них перерабатываются для обеспечения топливом для деятельности клетки. Кроме того, некоторые жиры, такие как сфингозин-1-фосфат (S1P), играют решающую роль в клеточной коммуникации. Эти сигнальные молекулы помогают клеткам координировать важные процессы, такие как рост, движение и выживание, обеспечивая бесперебойное функционирование организма.

В предыдущем исследовании группа NUS Medicine показала, что если Spns1 не работает должным образом, это приводит к накоплению липидных отходов внутри клеток, вызывая заболевания, известные как лизосомные болезни накопления (ЛБН) у людей. ЛБН — это группа из более чем 50 редких генетических нарушений, вызванных проблемами в процессе переработки лизосом. Такие заболевания, как болезнь Гоше, болезнь Тея-Сакса, болезнь Ниманна-Пика и болезнь Помпе, возникают из-за накопления отходов в клетках, что приводит к серьезным проблемам со здоровьем. Нарушения пути лизосомной переработки также обнаруживаются при болезнях Паркинсона и Альцгеймера.

В сотрудничестве с группой профессора Сяочуна Ли из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета (UTSW) команда использовала технологию под названием криоэлектронная микроскопия (крио-ЭМ) и функциональные показания для получения изображений взаимодействия Spns1 с определенным типом жира, называемым лизофосфатидилхолин (LPC), одним из переработанных лизофосфолипидов в лизосоме. Это дало им лучшее понимание того, как работает Spns1 и как он ощущает изменения в среде клетки для выполнения своей работы.

«Лизосомальные нарушения накопления — это группа редких генетических заболеваний, которые возникают, когда лизосома не может перерабатывать важные молекулы. Наши исследования показывают, что Spns1 играет ключевую роль в профилактике этих заболеваний, обеспечивая надлежащий вывод жиров из лизосомы. Теперь мы больше понимаем, как наши клетки перерабатывают эти жировые молекулы на атомном уровне, и это может помочь нам разработать новые методы лечения заболеваний, при которых Spns1 не работает должным образом», - сказал Нгуен Нам Лонг.

Команда также провела эксперименты, чтобы подтвердить, что белок необходим для перемещения жиров из лизосом и что определенные части Spns1 имеют решающее значение для его функции. Исследование выявило следующие основные выводы:

• Spns1 действует как ворота, открываясь и закрываясь, чтобы выпустить жиры из лизосомы.
• Он полагается на определенные сигналы из окружающей среды клетки, чтобы знать, когда открываться и закрываться.
• Мутации в Spns1 могут вызывать проблемы с транспортировкой жиров, что приводит к накоплению отходов внутри клеток и заболеваниям человека.

«Мы взволнованы потенциалом этого исследования, которое может реально изменить жизнь пациентов с этими редкими заболеваниями», — сказала соавтор исследования Ха Тхи Туй Хоа. «В то время как это исследование зафиксировало Spns1 в состоянии, когда он открывается в сторону лизосомы для сбора жиров, мы сейчас работаем над изучением противоположного состояния, когда он открывается из лизосомы в сторону остальной части клетки. Это поможет нам полностью понять, как Spns1 завершает свой транспортный цикл».

Исследователи также изучают потенциальные малые молекулы, которые могли бы модулировать активность SPNS1, с целью разработки целевых препаратов для лечения лизосомных болезней накопления.