Новый метод позволяет определить все молекулы в лизосомах мышей
Несмотря на малый размер (1-3% объема клетки), лизосомы играют важнейшую роль как клеточные "центры переработки". Ферменты в них расщепляют ненужные молекулы на части для повторного использования. Дисфункция лизосом связана с нейродегенеративными и другими заболеваниями, но без методов изучения их внутреннего содержимого точные молекулярные причины болезней и мишени для лекарств оставались неизвестными.
Новый метод, описанный в Nature 21 сентября, позволяет определить все молекулы в лизосомах любых клеток мышей. Исследование содержимого этих "молекулярных центров переработки" поможет понять, как неправильная утилизация клеточных материалов приводит к болезням. Работа под руководством Монтера Абу-Ремайлеха из Стэнфордского университета также раскрыла новые данные о причине неизлечимой нейродегенеративной болезни Баттена, что может привести к новым терапиям.
Ловля на магнит
Чтобы изолировать лизосомы, исследователи:
- Создали мышей с молекулярной меткой на поверхности всех лизосом ("LysoTag мыши").
- В нужный момент (после голодания или кормления) активировали метку в исследуемых клетках.
- Измельчали ткань, не повреждая лизосомы.
- Добавляли магнитные шарики с "зажимами", которые цеплялись за метку.
- Собирали все лизосомы с помощью магнита.
- Анализировали содержимое с помощью масс-спектрометрии.
Эти мыши, за исключением метки, — обычные лабораторные животные и доступны для исследований.
Знать, куда смотреть
Метод применили для изучения лизосом в клетках мозга при болезни CLN3 (ювенильная болезнь Баттена). Это фатальное заболевание вызывает потерю зрения, судороги и прогрессирующее ухудшение моторики и психики у детей и молодых взрослых. Функция белка CLN3 на мембране лизосомы была неизвестна.
Исследование с использованием LysoTag мышей выявило резкое накопление в лизосомах молекул глицерофосфодиэфиров (GPD) — промежуточных продуктов распада жировых компонентов клеточных мембран.
Ключевое открытие: В здоровых клетках GPD не накапливаются в лизосоме, а экспортируются в другую часть клетки для дальнейшего расщепления. Ученые полагают, что белок CLN3 играет ключевую роль в этом экспорте.
Клинический потенциал: GPD обнаружены в спинномозговой жидкости пациентов с болезнью CLN3, что открывает возможность мониторинга уровня GPD для оценки эффективности будущих методов лечения. Сейчас команда изучает, какие именно GPD токсичны, и как можно воздействовать на белки, участвующие в их транспорте. Метод также применяется для изучения других заболеваний, связанных с мутациями в лизосомальных генах, например, болезни Паркинсона.