Учёные идентифицировали новый фактор деления лизосом

Лизосомы — это центры деградации, рециклинга и сигнализации клеточных материалов, критически важные для поддержания клеточного гомеостаза, развития и старения. Чтобы соответствовать различным физиологическим потребностям, лизосомы постоянно меняют свою форму и функцию через процессы слияния и деления. В то время как процесс слияния лизосом хорошо изучен, о делении лизосом известно мало. Молекулы, ответственные за деление мембраны лизосом, не были идентифицированы.

Исследовательская группа под руководством профессоров Ван Сяочэня и Фэн Вэя из Института биофизики Китайской академии наук обнаружила новый фактор деления лизосомальной мембраны и выяснила механизм его действия.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Учёные создали систему для изучения лизосом в многоклеточном организме, используя в качестве модели Caenorhabditis elegans, и с помощью прямого генетического скрининга идентифицировали белок с HEAT-повторами HPO-27, чьим человеческим гомологом является MROH1. HPO-27 и MROH1 содержат 37 HEAT-повторяющихся последовательностей, и их функции до сих пор не были понятны.

Комбинируя эксперименты с визуализацией живых клеток и крио-электронной микроскопией, исследователи обнаружили, что HPO-27 широко экспрессируется на множестве стадий развития и в тканях C. elegans. Функциональный анализ лизосом показал, что дефекты в HPO-27 и MROH1 приводят к нарушению подкисления лизосом, снижению активности гидролитических ферментов и ослаблению деградационной способности.

Анализ ко-локализации и непрерывная визуализация с помощью суперразрешающей микроскопии показали, что HPO-27 и MROH1 рекрутируются на лизосомы белком RAB7 и регулируют деление лизосомальной мембраны.

С помощью предсказания структуры, создания усечённых конструкций, суперразрешающей микроскопии, электронной микроскопии с негативным контрастированием и реконструкции in vitro учёные обнаружили, что отдельные молекулы HPO-27 или MROH1 могут олигомеризоваться путём связывания "голова к хвосту" и опосредовать сужение и деление лизосом и реконструированных мембранных трубок в C. elegans, клетках млекопитающих и in vitro системах.

Это исследование обнаружило новый класс факторов деления мембран, которые опосредуют деление мембранных трубок без прямого потребления энергетических молекул (ATP/GTP).

Открытие HPO-27 и MROH1 открывает новые возможности для изучения деления лизосомальной мембраны и других процессов деления мембран, закладывая важную основу для дальнейшего выяснения регуляции гомеостаза и физиологических функций лизосом.