Artikel zur Langlebigkeit

Entdeckung, wie Zellen Lysosomen reparieren, um die Langlebigkeit zu fördern

Entdeckung, wie Zellen Lysosomen reparieren, um die Langlebigkeit zu fördern
  • Forscher entdecken zum ersten Mal den Weg, auf dem Zellen beschädigte Lysosomen reparieren, um die Lebenserwartung zu verlängern. 

  • Lysosomen tragen zur Langlebigkeit bei, indem sie Zellmüll „recyceln“, und ihre Funktion kann mit zunehmendem Alter nachlassen. 

  • Sie nannten diesen Prozess den PITT-Weg in Anlehnung an die University of Pittsburgh. 

Dieser Artikel wurde auf ScienceDaily.com veröffentlicht: 

Heute in Naturforscher der University of Pittsburgh beschreiben erstmals einen Weg, über den Zellen beschädigte Lysosomen reparieren, Strukturen, die durch die Wiederverwertung von Zellmüll zur Langlebigkeit beitragen. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt zum Verständnis und zur Behandlung altersbedingter Krankheiten, die durch undichte Lysosomen verursacht werden.

„Lysosomenschäden sind ein Kennzeichen des Alterns und vieler Krankheiten, insbesondere neurodegenerativer Erkrankungen“, sagte Hauptautor Jay Xiaojun Tan, Ph.D., Assistenzprofessor für Zellbiologie an der Pitt’s School of Medicine und Mitglied des Aging Institute, einer Partnerschaft zwischen Pitt und UPMC. „Unsere Studie identifiziert eine Reihe von Schritten, von denen wir glauben, dass sie einen universellen Mechanismus für die lysosomale Reparatur darstellen, den wir in Anlehnung an die University of Pittsburgh PITT-Weg genannt haben.“

Als Recyclingsystem der Zelle enthalten Lysosomen wirksame Verdauungsenzyme, die molekularen Abfall abbauen. Dieser Inhalt wird durch eine Membran, die wie ein Maschendrahtzaun um eine Sondermülldeponie wirkt, davor geschützt, andere Teile der Zelle zu beschädigen. Obwohl es in diesem Zaun zu Brüchen kommen kann, repariert eine gesunde Zelle den Schaden schnell. Um mehr über diesen Reparaturprozess zu erfahren, tat sich Tan mit dem leitenden Autor Toren Finkel, MD, Ph.D., Direktor des Aging Institute und angesehenen Professor für Medizin an der Pitt's School of Medicine, zusammen.

Zuerst beschädigte Tan experimentell Lysosomen in im Labor gezüchteten Zellen und maß dann die Proteine, die am Tatort ankamen. Er fand heraus, dass sich ein Enzym namens PI4K2A innerhalb von Minuten auf beschädigten Lysosomen ansammelte und große Mengen eines Signalmoleküls namens PtdIns4P erzeugte.

„PtdIns4P ist wie eine rote Fahne. Es sagt der Zelle: ‚Hey, wir haben hier ein Problem‘“, sagte Tan. „Dieses Alarmsystem rekrutiert dann eine andere Gruppe von Proteinen, die sogenannten ORPs.“

ORP-Proteine ​​​​funktionieren wie Haltebänder, erklärte Tan. Ein Ende des Proteins bindet an die rote Flagge PtdIns4P auf dem Lysosom und das andere Ende bindet an das endoplasmatische Retikulum, die Zellstruktur, die an der Synthese von Proteinen und Lipiden beteiligt ist.

„Das endoplasmatische Retikulum legt sich wie eine Decke um das Lysosom“, fügte Finkel hinzu. „Normalerweise berühren sich das endoplasmatische Retikulum und die Lysosomen kaum, aber sobald das Lysosom beschädigt war, stellten wir fest, dass sie sich umarmten.“

Durch diese Umarmung werden Cholesterin und ein Lipid namens Phosphatidylserin zum Lysosom transportiert und helfen dabei, Löcher im Membranzaun zu schließen.

Phosphatidylserin aktiviert auch ein Protein namens ATG2, das wie eine Brücke fungiert, um andere Lipide auf das Lysosom zu übertragen, den letzten Schritt der Membranreparatur im neu beschriebenen PITT- oder Phosphoinositid-initiierten Membrananbindungs- und Lipidtransportweg.

„Das Schöne an diesem System ist, dass bekannt war, dass alle Komponenten des PITT-Signalwegs existieren, aber nicht, dass sie in dieser Reihenfolge oder für die Funktion der Lysosomenreparatur interagieren“, sagte Finkel. „Ich glaube, dass diese Erkenntnisse viele Auswirkungen auf das normale Altern und altersbedingte Krankheiten haben werden.“

Die Forscher vermuten, dass bei gesunden Menschen kleine Brüche in der Lysosomenmembran über den PITT-Weg schnell repariert werden. Wenn der Schaden jedoch zu groß ist oder der Reparaturweg aufgrund von Alter oder Krankheit beeinträchtigt ist, sammeln sich undichte Lysosomen an. Beim kognitiven Verfall ist das Austreten von Tau-Fibrillen aus beschädigten Lysosomen ein wichtiger Schritt im Fortschreiten der Krankheit.

Als Tan das Gen löschte, das für das erste Enzym im Signalweg, PI4K2A, kodiert, stellte er fest, dass die Ausbreitung der Tau-Fibrillen dramatisch zunahm, was darauf hindeutet, dass Defekte im PITT-Signalweg zum Fortschreiten des [kognitiven Verlusts] beitragen könnten. In zukünftigen Arbeiten planen die Forscher die Entwicklung von Mausmodellen, um zu verstehen, ob der PITT-Signalweg Mäuse vor der Entwicklung von [Neurodegeneration] schützen kann.

Diese Forschung wurde von den National Institutes of Health (P30AG024827, R01HL142663, R01HL142589, U54AG075931 und K01AG075142) und dem UPMC Competitive Medical Research Fund unterstützt.


Quelle der Geschichte:

Materialien zur Verfügung gestellt von Universität Pittsburgh. Hinweis: Der Inhalt kann hinsichtlich Stil und Länge bearbeitet werden.


Zeitschriftenreferenz:

  1. Jay Xiaojun Tan, Toren Finkel. Ein Phosphoinositid-Signalweg vermittelt eine schnelle lysosomale Reparatur. Natur, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-05164-4


Älterer Eintrag Neuerer Beitrag