Výskumníci z univerzity v Osake identifikovali proteín s názvom HKDC1, ktorý je nevyhnutný na udržanie dvoch bunkových štruktúr, mitochondrií a lyzozómov, čím zabraňuje starnutiu buniek.

Rovnako ako zdravé orgány sú nevyhnutné pre naše blaho, zdravé organely sú nevyhnutné pre správnu funkciu buniek. Tieto subcelulárne štruktúry vykonávajú v bunke špecifické funkcie, napríklad mitochondrie dodávajú bunke energiu a lyzozómy udržiavajú v bunke poriadok.

Prelom v chápaní údržby organel

Hoci poškodenie týchto dvoch organel bolo spojené so starnutím, starnutím buniek a mnohými chorobami, regulácia a udržiavanie týchto organel zostali nedostatočne pochopené. Teraz výskumníci z univerzity v Osake identifikovali proteín, HKDC1, ktorý hrá kľúčovú úlohu pri udržiavaní týchto dvoch organel, a tým zabraňuje starnutiu buniek.

Existujú dôkazy, že proteín nazývaný TFEB sa podieľa na udržiavaní funkcie oboch organel, ale ciele pre tento proteín neboli identifikované. Porovnaním všetkých génov bunky, ktoré sú aktívne za určitých podmienok, a použitím metódy nazývanej imunoprecipitácia chromatínu, ktorá dokáže identifikovať DNA Proti proteínom tím ako prvý ukázal, že gén kódujúci HKDC1 je priamym cieľom TFEB a že HKDC1 sa stáva upregulovaným v podmienkach mitochondriálneho alebo lyzozomálneho stresu.

Prehľad: Mitochondriálny aj lyzozomálny stres indukujú jadrovú translokáciu TFEB, po ktorej nasleduje zvýšená expresia HKDC1. HKDC1 stabilizuje PINK1 prostredníctvom interakcie s TOM70, čím uľahčuje PINK1 / Parkin-dependentnú mitofágiu. Okrem toho sú proteíny HKDC1 a VDAC, s ktorými interaguje, dôležité pre opravu poškodených lyzozómov a pre udržanie komunikácie medzi mitochondriami a lyzozómami. HKDC1 zabraňuje bunkovej starnutiu vyvolanej poškodením DNA udržiavaním mitochondriálnej a lyzozomálnej homeostázy. Zdroj obrázka: 2024 Cui et al., HKDC1, cieľ TFEB, je nevyhnutný na udržanie mitochondriálnej a lyzozomálnej homeostázy, čím bráni starnutiu buniek. S ľuďmi

Mitochondriálne ochranné mechanizmy

Jedným zo spôsobov ochrany mitochondrií pred poškodením je proces mitofágie, čo je riadené odstraňovanie poškodených mitochondrií. Existuje niekoľko mitofágových dráh, z ktorých najlepšie charakterizované závisia od proteínov nazývaných PINK1 a Parkin.

„Pozorovali sme, že HKDC1 sa lokalizuje spolu s proteínom nazývaným TOM20, ktorý sa nachádza vo vonkajšej mitochondriálnej membráne,“ vysvetľuje hlavný autor Mengying Cui, „a prostredníctvom našich experimentov sme zistili, že HKDC1 a jeho interakcia s TOM20 je rozhodujúca pre oslabenie PINK1/Parkin-dependentnej mitofágie.”

Úloha HKDC1 pri oprave lyzozómov

Takže, jednoducho povedané, HKDC1 prináša TFEB, aby pomohol zbaviť sa mitochondriálneho odpadu. Ale čo lyzozómy? No, TFEB a KHDC1 sú hlavnými hráčmi aj tu. Ukázalo sa, že redukcia HKDC1 v bunke interferuje s lyzozomálnou opravou, čo naznačuje, že HKDC1 a TFEB pomáhajú lyzozómom zotaviť sa z poškodenia.

„HKDC1 je lokalizovaný v mitochondriách, však?“ „Zdá sa, že aj toto je kľúčové pre proces opravy lyzozómov,“ vysvetľuje vedúci výskumu Shuhei Nakamura. „Vidíte, lyzozómy a mitochondrie spolu komunikujú prostredníctvom proteínov nazývaných VDAC. Konkrétne je HKDC1 zodpovedný za interakciu s VDAC; Tento proteín je nevyhnutný pre komunikáciu medzi mitochondriami a lyzozómami, a teda pre opravu lyzozómov.

Potenciálne terapeutické účinky

Tieto dve rôzne funkcie HKDC1 s kľúčovými úlohami v lyzozómoch aj mitochondriách pomáhajú predchádzať starnutiu buniek súčasným udržiavaním stability týchto dvoch organel. Keďže dysfunkcia týchto organel je spojená so starnutím a chorobami súvisiacimi s vekom, tento objav otvára nové obzory pre terapeutické prístupy k týmto chorobám.

Odkaz: „HKDC1, cieľ TFEB, je nevyhnutný na udržanie mitochondriálnej a lyzozomálnej homeostázy a na prevenciu starnutia buniek“ S ľuďmi.
doi: 10.1073/pnas.2306454120

Financovanie: Japonská spoločnosť na podporu vedy, Japonská agentúra pre vedu a techniku, Ministerstvo školstva, kultúry, športu, vedy a techniky, Japonská agentúra pre lekársky výskum a vývoj