Vorgeschlagenes Modell der HPO-27-Funktion bei der lysosomalen Spaltung. Bildnachweis: Wang Xiaochens Gruppe
Lysosomen sind Zentren für den Abbau, das Recycling und die Signalübertragung von Zellmaterialien, die für die Aufrechterhaltung der Zellhomöostase, -entwicklung und -alterung unerlässlich sind. Um verschiedenen physiologischen Anforderungen gerecht zu werden, verändern Lysosomen durch Fusions- und Spaltungsprozesse kontinuierlich ihre Form und Funktion. Obwohl der Prozess der Lysosomenfusion umfassend untersucht wurde, ist über die Lysosomenspaltung wenig bekannt. Die für die lysosomale Membranspaltung verantwortlichen Moleküle wurden nicht identifiziert.
Eine von Professoren geleitete Forschungsgruppe. Wang Xiaochen und Feng Wei vom Institut für Biophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entdeckten einen neuen lysosomalen Membranspaltungsfaktor und klärten seinen Wirkmechanismus auf.
Die Studie wurde veröffentlicht in Natur.
Die Forscher etablierten ein Lysosomen-Forschungssystem für mehrzellige Organismen unter Verwendung von Caenorhabditis elegans als Modell und identifizierten durch vorwärts gerichtetes genetisches Screening das HEAT-Repeat-Protein HPO-27, dessen menschliches Homolog MROH1 ist. HPO-27 und MROH1 enthalten 37 HEAT-Wiederholungen und ihre Funktionen sind noch nicht verstanden.
Durch die Kombination von Lebendzellbildgebung und Kryo-Elektronenmikroskopie-Experimenten entdeckten die Forscher, dass HPO-27 in mehreren Entwicklungsstadien und Geweben von C. elegans weit verbreitet ist. Die Funktionsanalyse von Lysosomen zeigte, dass Defekte in HPO-27 und MROH1 zu einer abnormalen lysosomalen Ansäuerung, einer verringerten hydrolytischen Enzymaktivität und einer beeinträchtigten Abbaukapazität führen.
Kolokalisierungsanalysen und kontinuierliche Bildgebung mit hochauflösender Mikroskopie ergaben, dass HPO-27 und MROH1 von RAB7 in Lysosomen rekrutiert werden und die Spaltung der lysosomalen Membran regulieren.
Durch Strukturvorhersage, Trunkierungskörperkonstruktion, hochauflösende Mikroskopie, Negativfärbungselektronenmikroskopie und In-vitro-Rekonstitution fanden Forscher heraus, dass HPO-27- oder MROH1-Individuen durch Kopf-Schwanz-Verknüpfung oligomerisieren und die Konstriktion und Spaltung vermitteln können von Lysosomen und rekonstituierten Membranröhren in C. elegans, Säugetierzellen und In-vitro-Systemen.
Diese Studie entdeckte eine neue Klasse von Membranspaltungsfaktoren, die die Spaltung von Membranröhren ohne direkten Verbrauch von Energiemolekülen (ATP/GTP) vermitteln.
Die Entdeckung von HPO-27 und MROH1 eröffnet einen neuen Weg zur Untersuchung der lysosomalen Membranspaltung und anderer Membranspaltungsprozesse und legt damit eine wichtige Grundlage für die weitere Aufklärung der Regulierung der lysosomalen Homöostase und physiologischer Funktionen.
Mehr Informationen:
Letao Li et al., Das HEAT-Repeat-Protein HPO-27 ist ein Lysosomenspaltungsfaktor, Natur (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07249-8
Zur Verfügung gestellt von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften
Zitat: Wissenschaftler identifizieren neuen Lysosomen-Spaltungsfaktor (29. März 2024), abgerufen am 29. März 2024 von https://phys.org/news/2024-03-scientists-lysosome-fission-factor.html
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