Учёные раскрыли ключевой механизм клеточной переработки и организации

Новое исследование, опубликованное в eLife, раскрыло ключевой механизм управления клеточным материалом — созревание эндосом. Работу возглавили доктор Дин Мэй и доктор Хэ Канмин из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук.

Этот процесс жизненно важен для здоровья и функционирования клетки, обеспечивая сортировку, транспорт и деградацию материалов. Он играет ключевую роль в поглощении питательных веществ, иммунной защите, передаче сигналов и утилизации отходов.

Эндосомы действуют как «сортировочные станции», обрабатывая растворённые вещества, рецепторы, липиды и патогены. Ранние эндосомы решают, какие материалы вернуть на поверхность клетки для повторного использования, а какие отправить на дальнейшую деградацию.

Материалы, предназначенные для деградации, передаются поздним эндосомам и, в конечном итоге, лизосомам, где полностью расщепляются. Переход от ранних эндосом к поздним включает молекулярную «передачу эстафеты»: белок Rab5, маркирующий ранние эндосомы, заменяется белком Rab7, маркирующим поздние.

Однако точный механизм этого критического переключения долгое время оставался неясным.

Команда доктора Дина исследовала модельный организм Caenorhabditis elegans и идентифицировала ключевой ген usp-50, играющий жизненно важную роль в регуляции созревания эндосом. Этот ген кодирует деубиквитинирующий фермент, который удаляет метки убиквитина с определённых белков, способствуя переходу от Rab5 к Rab7.

При отсутствии гена usp-50 ранние эндосомы аномально увеличиваются, количество поздних эндосом сокращается, а формирование пищеварительных лизосом нарушается, что приводит к сбоям в обработке клеточного материала.

Исследователи также обнаружили, что в человеческих клетках эту функцию выполняет белок USP8, аналогичный USP-50.

Исследование показало, что USP8 взаимодействует с Rabex5 (активатором Rab5) и удаляет с него метки убиквитина. Этот шаг деубиквитинирования заставляет Rabex5 отделиться от ранних эндосом, открывая путь для активации Rab7 такими белками, как SAND-1/Mon1, что обеспечивает плавное созревание эндосом.

Это открытие не только проливает свет на молекулярный механизм созревания эндосом, но и имеет важное медицинское значение.

Нарушения функции USP8 связаны с синдромом Кушинга и некоторыми видами рака — состояниями, для которых часто характерна гиперактивность или дисфункция USP8. Понимание роли USP8 в созревании эндосом даёт надежду на разработку целевых терапий для заболеваний, связанных с нарушением управления клеточным материалом.

«Это исследование углубляет наше понимание клеточной биологии и открывает новые пути для лечения болезней, вызванных ошибками в утилизации клеточных отходов», — заявил доктор Дин.