Autofagie is een zelfafbraakproces dat cellen gebruiken om onnodige of beschadigde componenten te verwijderen. Er zijn verschillende vormen van autofagie, waaronder macroautofagie, een bulkdegradatiesysteem dat wordt gebruikt om materialen in het cytosol van de cel te richten op organellen die lysosomen worden genoemd voor enzymatische afbraak. Maar zelfs lysosomen zelf moeten soms worden afgebroken. Onlangs hebben onderzoekers van de Universiteit van Osaka de specifieke moleculaire details onderzocht van hoe beschadigde lysosomen worden geselecteerd en gemarkeerd voor verwijdering.

In een recent artikel gepubliceerd in Cell Reports , beschreef het team een ​​proces genaamd lysofagie, de specifieke vorm van selectieve autofagie die verantwoordelijk is voor het opruimen van beschadigde lysosomen. Eerdere studies hebben aangetoond dat stoffen zoals toxines, lipiden en cholesterol- of uraatkristallen lysosomen kunnen scheuren. Naast het disfunctioneren van het organel, kan deze schade ook oxidatieve stress en ontsteking veroorzaken die tot ziekteontwikkeling kunnen leiden. Daarom gebruikt de cel lysofagie om dit aan te pakken. De mechanismen die bepalen hoe cellen de beschadigde lysosomen kunnen herkennen en erop kunnen richten voor afbraak, worden echter niet volledig begrepen.

"We weten uit eerdere onderzoeken dat lysosomen kunnen worden gelabeld door een specifiek enzym, SCFFBXO27, via een proces dat polyubiquitinatie wordt genoemd", zegt een van de hoofdauteurs, Hirofumi Teranishi. "Expressie van SCFFBXO27 is alleen waargenomen in hersen- en spierweefsel, dus we veronderstelden dat er nog een meer alomtegenwoordig enzym moet bestaan ​​​​voor lysofagie in andere celtypen."

Het team gebruikte polystyreenkralen die waren gecoat met een reagens dat endosomale schade kon veroorzaken en vervolgens alomtegenwoordig kon worden. Vervolgens isoleerden ze de kralen door middel van centrifugatie en gebruikten ze een methode genaamd massaspectrometrie om de eiwitten die ermee geassocieerd zijn te identificeren, waardoor de lijst uiteindelijk werd teruggebracht tot 123 eiwitten.

"Met behulp van moleculaire technieken waarmee we de expressie van deze verschillende eiwitten konden uitschakelen, ontdekten we dat eiwitten genaamd CUL4A, DDB1 en WDFY1 een complex vormen dat reageert op lysosomale schade", legt Maho Hamasaki, senior auteur van de studie, uit.

Verdere karakterisering gaf aan dat dit complex bij voorkeur werkt tijdens lysofagie en de toevoeging van de ubiquitine-moleculen vergemakkelijkt. Het WDFY1-eiwit is nodig om de beschadigde lysosomen specifiek te herkennen.

"Toen vroegen we ons af welk deel van het lysosoom door dit eiwitcomplex wordt herkend", zegt Teranishi. "Tal van lysosomale eiwitten werden onderzocht, totdat we ontdekten dat LAMP2 degene is die alomtegenwoordig wordt door het CUL4A-complex."

Het team ontdekte ook dat de aanwezigheid van LAMP2 en zijn interactie met WDFY1 essentieel zijn voor het initiëren van het lysofagieproces. Over het algemeen bieden deze bevindingen kritische inzichten in de moleculaire mechanismen die centraal staan ​​bij lysofagie. Dit kan ook helpen bij het bestrijden van ziekten waarbij dit proces ontregeld is. In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om preciezere details te bepalen over hoe het CUL4A-complex LAMP2 herkent. + Verder verkennen

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