Οι μοριακές ετικέτες αποκαλύπτουν πώς επιλέγονται και σημειώνονται τα κατεστραμμένα λυσοσώματα για εκκαθάριση
Τα λυσοσώματα είναι οργανίδια που συνδέονται με τη μεμβράνη που περιέχουν υδρολυτικά ένζυμα που διασπούν μια ποικιλία μορίων, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, λιπιδίων και υδατανθράκων. Τα λυσοσώματα είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της κυτταρικής ομοιόστασης, αλλά μπορούν επίσης να είναι επικίνδυνα αν διαρρέουν, απελευθερώνοντας το περιεχόμενό τους στο κυτταρόπλασμα. Για να αποφευχθεί αυτό, τα κύτταρα διαθέτουν έναν αριθμό μηχανισμών για να εξασφαλίσουν ότι τα κατεστραμμένα λυσοσώματα ταυτίζονται γρήγορα και αφαιρούνται.
Ένας από τους σημαντικότερους μηχανισμούς για την επιλογή κατεστραμμένων λυσοσωμάτων για την εκκαθάριση είναι η διαδικασία της ουβικιτινίωσης. Η ουβικιτίνη είναι μια μικρή πρωτεΐνη που μπορεί να συνδεθεί με άλλες πρωτεΐνες για να τις επισημάνει για αποικοδόμηση. Όταν ένα λυσοσώματα είναι κατεστραμμένο, οι λιγάσες ουβικιτίνης προσλαμβάνονται στον τόπο βλάβης και προσδίδουν μόρια ουβικιτίνης στη λυσοσωμική μεμβράνη. Αυτό σηματοδοτεί το λυσοσώματα για αναγνώριση από υποδοχείς αυτοφαγίας, οι οποίοι είναι πρωτεΐνες που συνδέονται με την ουβικιτίνη και στοχεύουν το λυσοσώμα για παράδοση στο αυτοφαγοσωμικό, ένα κυστιδικό διπλής μεμβράνης που συγχωνεύει με το λυσοσώ
Σε μια πρόσφατη μελέτη, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Φρανσίσκο χρησιμοποίησαν μοριακές ετικέτες για να παρακολουθήσουν την τύχη των κατεστραμμένων λυσοσωμάτων στα κύτταρα. Διαπίστωσαν ότι η ουβικιτινίωση δεν είναι ο μόνος μηχανισμός που μπορεί να σηματοδοτήσει κατεστραμμένα λυσοσώματα για εκκαθάριση. Προσδιόρισαν επίσης μια σειρά από άλλες μοριακές ετικέτες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιλογή κατεστραμμένων λυσοσωμάτων, συμπεριλαμβανομένων:
* hmgb1: Το HMGB1 είναι μια πρωτεΐνη που απελευθερώνεται από τον πυρήνα όταν τονίζουν τα κύτταρα. Το HMGB1 μπορεί να δεσμεύσει τη λυσοσωμική μεμβράνη και να προσλάβει υποδοχείς αυτοφαγίας.
* LC3: Το LC3 είναι μια πρωτεΐνη που εμπλέκεται στον σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων. Το LC3 μπορεί επίσης να δεσμεύσει τη λυσοσωμική μεμβράνη και να προσλάβει υποδοχείς αυτοφαγίας.
* p62: Η ρ62 είναι μια πρωτεΐνη που εμπλέκεται στη συσσωμάτωση των κατεστραμμένων πρωτεϊνών. Η ρ62 μπορεί να δεσμεύεται με τη λυσοσωμική μεμβράνη και να στρατολογήσει υποδοχείς αυτοφαγίας.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτές οι μοριακές ετικέτες συνεργάζονται για να εξασφαλίσουν ότι τα κατεστραμμένα λυσοσώματα ταυτίζονται γρήγορα και απομακρύνονται από κύτταρα. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της κυτταρικής ομοιόστασης και την πρόληψη της ανάπτυξης των ασθενειών αποθήκευσης λυσοσωμικής.
Συνέπειες για ασθένειες λυσοσωμικής αποθήκευσης
Οι ασθένειες λυσοσωμικής αποθήκευσης είναι μια ομάδα γενετικών διαταραχών που προκαλούνται από μεταλλάξεις σε γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη λυσοσωμική λειτουργία. Αυτές οι μεταλλάξεις οδηγούν στη συσσώρευση μη διογκωμένων υλικών σε λυσοσώματα, τα οποία μπορούν να βλάψουν τα κύτταρα και τους ιστούς. Οι ασθένειες αποθήκευσης λυσοσωμικής αποθήκευσης είναι συχνά θανατηφόρες και δεν υπάρχει επί του παρόντος θεραπεία.
Η έρευνα που περιγράφηκε παραπάνω παρέχει νέες γνώσεις στους μηχανισμούς που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για την επιλογή και την απομάκρυνση των κατεστραμμένων λυσοσωμάτων. Αυτή η γνώση θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για ασθένειες αποθήκευσης λυσοσωμικής. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι δυνατή η ανάπτυξη φαρμάκων που αναστέλλουν την ουβικιτινίωση των λυσοσωμάτων ή που εμποδίζουν τη δέσμευση υποδοχέων αυτοφαγίας σε λυσοσώματα. Αυτά τα φάρμακα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πρόληψη της συσσώρευσης μη διογκωμένων υλικών στα λυσοσώματα και να επιβραδύνουν την εξέλιξη των ασθενειών αποθήκευσης λυσοσωμικής.
