План Б для транспорта холестерина

Холестерин — жизненно важный строительный блок клеток и неотъемлемая часть клеточной мембраны. Он также является предшественником различных гормонов и желчных кислот. Уровень холестерина в крови связан с многочисленными заболеваниями, включая сердечно-сосудистые и редкие лизосомные болезни накопления.

Исследователи из Института биохимии Кильского университета (CAU) много лет изучают внутриклеточный транспорт холестерина. В 2013 году им удалось охарактеризовать ключевой белок LIMP-2, чья пространственная модель неожиданно показала наличие туннельной структуры, указывающей на транспортную функцию.

В совместной работе с международными коллегами, включая Чжэцзянский университет и Университет Хельсинки, кильская команда доказала участие белка LIMP-2 в экспорте холестерина из лизосом — клеточных органелл, расщепляющих биомолекулы. Так был описан ранее неизвестный способ снижения холестерина внутри клеток. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Распределительные узлы клетки

Команда профессора Пауля Сафтига сосредоточилась на роли лизосом. Уже был известен основной белок, ответственный за транспорт холестерина из лизосом. «Бросающаяся в глаза туннельная структура нового охарактеризованного нами белка привлекла наше внимание», — сказал Сафтиг. Эксперименты подтвердили, что LIMP-2 действительно отвечает за альтернативный механизм транспорта холестерина.

Почему существует этот параллельный, менее эффективный механизм, остаётся неясным. «Мы недавно установили, что оба пути могут в некоторой степени брать на себя функции друг друга», — подчеркнула аспирант Саския Хейброк, один из ведущих авторов. Если отключить транспорт через LIMP-2, значительного накопления холестерина не происходит, так как он удаляется по основному пути. Тем не менее, исследователи полагают, что пути не полностью избыточны, и туннель LIMP-2 может быть особенно важен для определённых типов клеток.

Вредное накопление холестерина

Функцию туннеля белка LIMP-2 подтвердили несколькими методами. С помощью световой микроскопии и флуоресцентной метки учёные буквально «поймали с поличным» холестерин, выходящий из туннеля. Изображения электронного микроскопа показали, как холестерин накапливается в нервных тканях при отсутствии пути LIMP-2. Функциональный генный анализ также выявил, что деактивация гена LIMP-2 нарушает клеточный баланс холестерина, заставляя клетки активировать сигналы о его дефиците, что может привести к проблемному накоплению и участвовать в патогенезе.

«В нашей новой работе мы смогли описать дополнительный путь, участвующий в регуляции холестерина», — сказал Сафтиг. «Всё более точное понимание клеточных транспортных процессов поможет в будущем найти точки приложения для новых методов лечения», — добавил он. Учёные надеются разработать лекарства для борьбы с лизосомными болезнями накопления. Следующим шагом станет выяснение всех различных функций seemingly избыточных путей внутриклеточного транспорта холестерина.

Плодотворное международное сотрудничество

С 1986 года CAU поддерживает партнёрство с Чжэцзянским университетом, включающее обмен студентами и научное сотрудничество. Новые биохимические открытия — результат этой немецко-китайской кооперации, особенно полезной для молодых учёных: два автора работы прошли стажировки в университетах-партнёрах. Эта работа — пример того, как интенсивное международное сотрудничество может продвигать фундаментальные исследования и их потенциальный перевод в терапевтические применения.