Молекулярный механизм транспорта холестерина в клетке

Исследователи из Университета Барселоны (UB) и Института биомедицинских исследований Августа Пи и Суньера (IDIBAPS) определили механизм, участвующий в движении холестерина внутри клеток. Исследование, опубликованное в Journal of Cell Biology, показывает, как белок SNX13 играет ключевую роль в транспорте этого липида из лизосом — органелл, осуществляющих клеточное пищеварение. Эти результаты могут иметь значение для будущей разработки методов лечения патологий, вызванных дисфункциями внутриклеточного транспорта холестерина, таких как болезнь Ниманна–Пика типа C1.

Вредные эффекты несбалансированного уровня холестерина

Большая часть холестерина, используемого клетками, поступает извне, достигает лизосом, откуда распределяется по различным внутриклеточным компартментам. Целью исследования было изучить механизм, благодаря которому холестерин покидает лизосомы. «Этот процесс требует скоординированного действия транспортеров NPC1 и NPC2, которые вместе с лизосомальным липидом бис(моноацилглицеро)фосфатом (BMP) мобилизуют и экспортируют свободный холестерин», — отмечает Карлес Энрич.

Ошибки в транспорте холестерина вызывают дисбаланс, ведущий к таким расстройствам, как болезнь Ниманна–Пика типа C. Эта патология, не имеющая на сегодняшний день лечения, вызвана мутациями в лизосомальных транспортерах холестерина NPC1 и NPC2.

Генетический скрининг CRISPR/Cas9

Для выявления регуляторов баланса холестерина исследователи провели геномный скрининг типа CRISPR/Cas9. Эта методология позволяет массово и параллельно исследовать человеческий геном на предмет конкретного биологического процесса. Скрининг применялся как в нормальных условиях, так и при блокировке белка NPC1, чтобы идентифицировать клеточные элементы, способные экспортировать холестерин параллельно этому транспортеру.

Эта стратегия позволила идентифицировать гены, удаление которых изменяет внутриклеточный уровень холестерина или BMP. «Наши генетические скрининги выявили большое количество генов, участвующих в метаболической регуляции холестерина и BMP, чья роль до сих пор была неизвестна. Кроме того, мы подтвердили тесную корреляцию и регуляцию между уровнями этих липидов», — отмечает Альберт Лу.

Одной из молекул, вовлеченных в этот процесс, является SNX13 — белок эндоплазматического ретикулума, который негативно регулирует выход холестерина из лизосом к плазматической мембране, тем самым снижая количество этого липида. «В условиях отсутствия функции NPC1 снижение уровня SNX13 вызывало перераспределение лизосомального холестерина к плазматической мембране, что указывает на то, что SNX13 может быть важным регулятором в этом пути транспорта холестерина», — говорит Альберт Лу.

Неожиданный взгляд на механизмы регуляции

Эти результаты дают неожиданный взгляд на регуляцию этих липидов, поскольку существует несколько альтернативных — и в основном неизвестных — механизмов, позволяющих холестерину выходить при ингибировании или мутации транспортера NPC1. «Мы описали альтернативный путь, регулируемый аннексином-A6, и с этим новым исследованием мы предоставляем новые доказательства того, что могут существовать альтернативные пути выхода лизосомального холестерина параллельно NPC1», — подчеркивает Карлес Энрич.

Обнаружение молекул, способных обратить эффекты, вызванные дисфункцией NPC1, таких как SNX13, может указывать на существование «будущих терапевтических мишеней в лечении болезни Ниманна–Пика типа C, поскольку лучшее знание молекул, участвующих в контакте между органеллами, может позволить манипулировать транспортом липидов и ионов и восстановить клеточный гомеостаз», — заключают исследователи.