Новости

Jan 27, 2024

Мультиомный анализ показывает, что лизосомам нужен ретромер, чтобы оставаться здоровыми

09 июня 2023 Ретромерный комплекс контролирует сортировку, транспорт и

09 июня 2023 г.

Ретромерный комплекс контролирует сортировку, транспорт и утилизацию белков через систему эндолизосом. При нейродегенеративных заболеваниях все идет наперекосяк, но как это происходит, остается неясным. Согласно мультиомному исследованию, проведенному Питером Калленом и Джеймсом Дейли из британского Бристольского университета, метаболизм нарушается в клетках, лишенных ретромера. В журнале Nature Communications от 29 мая они сообщили, что белки клеточных мембран неправильно сортируются, лизосомы раздуваются из-за непереваренного груза, аутофагия останавливается и накапливается белок-предшественник амилоида. Эта резервная копия побуждает лизосомы выбрасывать избыточное содержимое за пределы клетки посредством экзоцитоза, что может способствовать распространению патогенных белков, таких как агрегаты Aβ, от клетки к клетке.

«Имеются четкие доказательства, связывающие ретромер с нейропротекторной ролью при нейродегенеративных заболеваниях. Эта рукопись исследует сложность функции ретромера и то, как он помогает в нейропротекции», — сказал Каллен Alzforum.

«Эта захватывающая новая работа группы Каллена только что добилась больших успехов в раскрытии этих механизмов», — прокомментировала Джессика Янг из Вашингтонского университета в Сиэтле.

Ретромер регулирует рециркуляцию эндосом на поверхность клеток и их ретроградное движение к Гольджи. Мутации в основном ретромерном белке VPS35 связаны с AD и болезнью Паркинсона (Rovelet-Lecrux et al., 2015; новости за июль 2011 г.). Ретромер истощается в головном мозге с болезнью Альцгеймера посмертно, в то время как в клеточных и животных моделях дефицит комплекса коррелирует с худшей патологией Aβ и тау (Small et al., 2005; Sullivan et al., 2011; Carosi et al., 2020).

Чтобы систематически изучить, что идет не так, когда ретромер отключен, соавторы Дейли и Крис Дэнсон отключили VPS35 в клетках нейроглиомы человека, а затем окрасили лизосомы с помощью LAMP1 и ранние эндосомы с помощью EEA1. Обе органеллы в нокаутных клетках набухли и деформировались. Просвечивающая электронная микроскопия показала увеличенные эндолизосомы, наполненные непереваренными кусочками мембраны (см. изображение ниже). Последний напоминал раздутые эндолизосомы при БА, БП и деменции с тельцами Леви (Cataldo et al., 2000; Shahmoradian et al., 2019; Crews et al., 2010).

Каллен и комментатор Джулия TCW из Бостонского университета были удивлены тем, что воздействие на один ретромерный белок могло вызвать такой поразительный фенотип. Визуализация живых клеток нокаутов фиксирует случайное и вялое расщепление крупных аутофагических лизосом. Этот процесс возвращает органеллы к их первоначальному размеру, что объясняет появление многочисленных набухших органелл.

Увеличенные эндолизосомы . Нормальные лизосомы (красные стрелки) и эндосомы (синие стрелки) маленькие и круглые (слева). Клетки, нокаутные по ретромеру (в центре), содержали огромные искаженные эндолизосомы (желтые стрелки), заполненные мусором (справа). [С разрешения Дейли и др., Nature Communications, 2023.]

Что же было не так в этих лизосомах? Ученые проанализировали протеомы целых клеток и изолированных лизосом. В первом случае 477 белков, связанных с лизосомами, были обогащены, а 246 - истощены. Многие гидролитические ферменты, такие как протеазы, липазы и нуклеазы, были уменьшены, что указывает на замедленную способность расщеплять клеточные отходы.

VSP35-негативные лизосомы были снабжены множеством гидролитических Rab GTPases, которые регулируют лизосомальный экзоцитоз и их слияние с эндосомами и аутосомами. В лизосомальном протеоме также отсутствуют все компоненты комплекса BORC, белков, которые перемещают органеллы через цитозоль, закрепляясь на микротрубочках.

Димитриоса Капоянниса особенно заинтересовало накопление белков, участвующих в процессинге и метаболизме АРР (комментарий ниже). Это отражает результат, полученный у мышей, у которых отсутствует VPS35 в нейронах гиппокампа (новости за январь 2022 г.).

Другие обогащенные лизосомальные белки сопоставлены с сетями и сигнальными путями, участвующими в БА, БП и других нейродегенеративных заболеваниях (изображение ниже). По мнению авторов, эти результаты предполагают застойные, заполненные АРР лизосомы, которые слились с эндо- и аутосомами, но не смогли разрушить их содержимое или вернуться в исходное состояние.