Аутофагия — это процесс самодеградации, который клетки используют для удаления ненужных или поврежденных компонентов. Существует несколько форм аутофагии, в том числе макроаутофагия, которая представляет собой систему массовой деградации, используемую для нацеливания материалов в цитозоле клетки на органеллы, называемые лизосомами, для ферментативного расщепления. Однако даже сами лизосомы иногда нуждаются в деградации. Недавно исследователи Университета Осаки изучили конкретные молекулярные детали того, как поврежденные лизосомы отбираются и маркируются для очистки.

В недавней статье, опубликованной в Cell Reports , команда описала процесс, называемый лизофагией, особой формой селективной аутофагии, ответственной за очистку поврежденных лизосом. Предыдущие исследования показали, что такие вещества, как токсины, липиды, холестерин или кристаллы уратов, могут разрушать лизосомы. Помимо дисфункции органеллы, это повреждение также может вызвать окислительный стресс и воспаление, которые могут привести к развитию заболевания. Поэтому клетка использует лизофагию для решения этой проблемы. Однако механизмы, контролирующие, как клетки могут распознавать поврежденные лизосомы и нацеливать их на деградацию, до конца не изучены.

Из предыдущих исследований мы знаем, что лизосомы могут быть помечены специфическим ферментом SCF FBXO27 посредством процесса, называемого полиубиквитинированием. Экспрессия SCF FBXO27 наблюдалась только в тканях головного мозга и мышцах, поэтому мы предположили, что для лизофагии в других типах клеток должен существовать другой, более распространенный фермент».

Хирофуми Тераниши, один из ведущих авторов

Команда использовала шарики из полистирола, покрытые реагентом, который может вызвать эндосомальное повреждение, а затем убиквитинировать. Затем они выделили гранулы с помощью центрифугирования и использовали метод, называемый масс-спектрометрией, для идентификации связанных с ними белков, в конечном итоге сузив список до 123 белков.

«С помощью молекулярных методов, с помощью которых мы могли подавлять экспрессию этих различных белков, мы обнаружили, что белки, называемые CUL4A, DDB1 и WDFY1, составляют комплекс, реагирующий на лизосомальное повреждение», — объясняет Махо Хамасаки, старший автор исследования.

Дальнейшая характеристика показала, что этот комплекс действует предпочтительно во время лизофагии и облегчает добавление молекул убиквитина. Белок WDFY1 необходим для специфического распознавания поврежденных лизосом.

«Затем мы задались вопросом, какая часть лизосомы распознается этим белковым комплексом», — говорит Тераниши. «Было исследовано множество лизосомных белков, пока мы не обнаружили, что LAMP2 убиквитинируется комплексом CUL4A».

Команда также обнаружила, что присутствие LAMP2 и его взаимодействие с WDFY1 необходимы для запуска процесса лизофагии. В целом, эти результаты дают критическое представление о молекулярных механизмах, которые играют центральную роль в лизофагии. Это также может помочь в борьбе с заболеваниями, при которых этот процесс нарушен. В будущем исследователи планируют определить более точные детали того, как комплекс CUL4A распознает LAMP2.