Zespół badawczy kierowany przez University of Cincinnati bada rolę metabolizmu w funkcjonowaniu lizosomów
Niegdyś uważano, że komórki mają jedno proste zadanie, jednak naukowcy wciąż dowiadują się więcej o znaczeniu organelli zwanych lizosomami.
Organella to małe struktury w komórce, które są otoczone błoną i pełnią określoną funkcję. Lizosomy przyczyniają się do wielu funkcji komórkowych, w tym pomagają w rozkładaniu substancji na bardziej użyteczne źródła energii w procesie zwanym autofagią, podobnym do tego, w jaki sposób jelita rozkładają żywność na użyteczne składniki odżywcze na poziomie całego ciała. Proces ten pomaga regenerować i odświeżać komórki, a szlaki lizosomalne okazały się również chronić komórki przed patogenami i wirusami.
Ale kiedy lizosomy nie funkcjonują prawidłowo, może to prowadzić do stanów neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i rak.
Zespół badawczy kierowany przez profesora Atsuo Sasaki z University of Cincinnati otrzymał grant w wysokości 1,6 miliona dolarów na projekt badawczy (R01) National Institutes of Health, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak przeoczony wcześniej enzym pomaga regulować funkcjonowanie lizosomów i komórek.
Metodologia badania
Prof. Sasaki powiedział, że enzym, na którym się skupiają, został zidentyfikowany jako “brakujące ogniwo”, które reguluje funkcję lizosomalną w oparciu o dostępność cząsteczki energii zwanej GTP.
“Mamy nadzieję wykorzystać ten grant do pomocy w znalezieniu nowych ścieżek regulacyjnych, nowego mechanizmu, który reguluje tę aktywność lizosomów” – powiedział prof. Sasaki.
Zespół zbada dokładnie, w jaki sposób enzym napędza funkcjonowanie lizosomu na różnych frontach. Naukowcy zbadają równowagę enzymu i sygnalizację oraz przeprowadzą analizę patologiczną, aby określić, czy enzym reguluje tę funkcję w całym organizmie w różnych typach tkanek.
Zespół uważa, że enzym odgrywa szczególnie dużą rolę w regulacji metabolizmu w wątrobie. Prof. Nakamura bada otyłość i molekularne mechanizmy metabolizmu i wykorzysta swoją wiedzę do zbadania, jak enzym reguluje metabolizm wątroby poprzez funkcję lizosomu w modelach zwierzęcych.
“Wątroba jest bardzo ważnym organem regulującym systemowy metabolizm glukozy, ale nie ma prawie żadnych informacji o tym, jak GTP przyczynia się do tej regulacji”, powiedział prof. Nakamura, który jest również profesorem nadzwyczajnym w UC Department of Pediatrics. “Analizując tę cząsteczkę, spodziewamy się, że może ona utorować drogę do znalezienia nowego wyjaśnienia tego, jak GTP to robi. Jest to bardzo fundamentalna rzecz i jest to bardzo ekscytująca część badania”.
Zastosowania badawcze
We wstępnych badaniach, gdy enzym został zablokowany przez inhibitor, lizosomy zmniejszyły swoją funkcję.
Zespół badawczy spróbuje dowiedzieć się więcej, czy inhibitor mógłby być użyty do spowolnienia lub zatrzymania funkcji lizosomalnej w komórkach nowotworowych, skutecznie odcinając guzy od rozkładania składników odżywczych na energię i pomagając osłabić nowotwór. W innych sytuacjach, źródło energii GTP mogłoby być zwiększone w organizmie, aby funkcja lizosomalna pracowała w nadgodzinach, aby zapewnić komórkom więcej energii do regeneracji i naprawy.
“Poza tą pracą, oczekujemy, że doprowadzi ona do nowatorskich terapii ukierunkowanych na choroby związane z lizosomami, takich jak nowotwory, choroby metaboliczne, choroby neurodegeneracyjne i starzenie się” – powiedział prof. Sasaki.
Poprzez zrozumienie mechanizmów działania tego enzymu specyficznego dla wątroby, istnieje również potencjał do opracowania nowych terapii dla cukrzycy typu 2 i stłuszczeniowej choroby wątroby (NAFLD).
“Nie ma żadnego leku ani terapii skierowanej na szlaki GTP, więc poprzez ukierunkowanie tego szlaku, może to być wspaniały nowatorski cel terapeutyczny, który poprawi zdrowie pacjentów” – powiedział.
Na podstawie: University of Cincinnati, fot. COLLEEN/KELLEY/UC
