Onderzoekers van de Duke-NUS Medical School en collega's in Singapore hebben een eiwit geïdentificeerd dat afgebroken membraanlipiden uit lysosomen transporteert, cellulaire organellen die de afbraakfabrieken van cellen zijn. De bevindingen, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences , verder het begrip van de rol van het lysosoom in gezondheid en ziekte.

"Lysosomen worden aangetroffen in cellen door het hele menselijk lichaam en zijn kleine organellen die verantwoordelijk zijn voor het afbreken van cellulaire afvalproducten en het redden van herbruikbare moleculen als bouwstenen voor cellulaire componenten", legt mevr. Menglan He, co-eerste auteur van de studie en MD-Ph, uit. .D. kandidaat met de Integrated Biology and Medicine Ph.D. baan bij Duke-NUS. "Wanneer lysosomen niet goed werken als gevolg van zeldzame genetische aandoeningen, ontstaat er een opeenhoping van giftige cellulaire afvalproducten en tast het andere organellen aan, wat leidt tot orgaan- en cellulaire pathologieën zoals neurodegeneratie."

In de studie screenden mevrouw He en een multidisciplinair team van wetenschappers in Singapore een panel van transporteiwitten waarvan de functies niet volledig zijn opgehelderd. De eiwitten die ze screenden, behoren tot een groep die de major facilitator superfamily (MFS) wordt genoemd en die belangrijk zijn voor het transport van moleculen door celmembranen.

Hun bevindingen onthulden dat een MFS-eiwit genaamd Spns1 de afgebroken producten van twee fosfolipiden, fosfatidylcholine en fosfatidylethanolamine - die belangrijke bouwstenen zijn voor de structuur en functie van levende cellen - uit lysosomen en in het cytoplasma transporteert. De twee moleculen gaan vervolgens door paden die ze recyclen in hun oorspronkelijke lipidevormen, zodat ze opnieuw in de cel kunnen worden opgenomen.

"Wetenschappers weten heel veel over de moleculaire processen die betrokken zijn bij het afbreken en transporteren van sommige moleculen uit lysosomen", voegde Dr. Alvin Kuk eraan toe, die ook co-eerste auteur is van de studie en postdoctoraal onderzoeker bij de Cardiovascular &Metabolic Aandoeningen (CVMD) Programma bij Duke-NUS. "Maar als het gaat om de twee lipiden, fosfatidylcholine en fosfatidylethanolamine, die de meest voorkomende fosfolipiden van celmembranen vertegenwoordigen, is er heel weinig bekend."

De wetenschappers ontdekten verder dat Spns1-deficiëntie in cellen en preklinische modellen leidde tot de pathologische accumulatie van afbraakproducten van de twee lipiden in lysosomen. Deze accumulatie leidde tot verschillende ziektetoestanden, waaronder tekenen van verhoogde ontsteking.

"Historisch gezien was het moeilijk om lysosomale lipidetransporters te identificeren, waardoor ons begrip van de rol van het lysosoom bij het metabolisme en de ziekte van lipiden werd beperkt", zegt professor David Silver, de leidende senior co-auteur van de studie en adjunct-directeur van het CVMD-programma. bij Duke-NUS. "Deze studie biedt een kader om te onderzoeken hoe deze nieuwe transporter werkt en zijn rol bij gezondheid en ziekte."

"Dit was een fantastische samenwerking", zegt assistent-professor Federico Torta, een senior co-auteur van de studie van de Yong Loo Lin School of Medicine aan de National University of Singapore. "We hebben geholpen om de functie van Spns1 te verduidelijken door de resultaten van onze collega's bij Duke-NUS te integreren met onze lipidomische gegevens. Op massaspectrometrie gebaseerde lipidomics van weefsels, cellen en geïsoleerde lysosomen maakten de identificatie van kwantitatieve en kwalitatieve veranderingen in hun lipidesamenstelling mogelijk met hoge resolutie en gevoeligheid." + Verder verkennen

PITT-route:wetenschappers ontdekken hoe cellen het levensduurbevorderende 'recyclingsysteem' repareren