Макрофаги могут использовать микроаутографию для очистки поврежденных митохондрий, минуя традиционные пути

Макрофаги — часть передовой линии иммунной системы; они атакуют и «поедают» захватчиков. Как и другие клетки, они поддерживают внутриклеточные условия с помощью макроаутографии, используя аутофагосомы для переваривания сломанных клеточных компонентов.

Открытие молекулярного механизма этого процесса принесло исследователю доктору Ёсинори Осуми Нобелевскую премию. Однако новые данные показывают, что внутриклеточная утилизация может происходить совершенно другим методом, минуя процесс макроаутографии.

Исследователи из Университета Осаки выяснили, что макрофаги могут напрямую поглощать и переваривать поврежденные митохондрии и другие органеллы с помощью процесса, называемого микроаутографией. В отличие от сложных традиционных путей, этот «короткий путь» позволяет лизосомоподобным компартментам внутри макрофагов напрямую захватывать поврежденные клеточные компоненты.

Статья «Evidence for Mitochondria in macrophages are destroyed by microautophagy» опубликована в Nature Communications.

«Макроаутография широко изучена, но микроаутография изучена не так глубоко», — говорит ведущий автор Шиу-Лин Лу.

«Мы обнаружили, что этот процесс, по-видимому, играет более заметную роль, чем макроаутография, по крайней мере, в деградации митохондрий в макрофагах, из-за его более низких энергетических затрат».

Для этого исследователи изучили органеллы, родственные лизосомам, которые имеют общие черты с лизосомами — мембраносвязанными органеллами, содержащими ферменты для расщепления других клеток. Эти органеллы присутствовали в макрофагах, подвергнутых воздействию химического вещества, повреждающего митохондрии.

Оказалось, что поврежденные митохондрии могут напрямую поглощаться этими лизосомоподобными органеллами, независимо от путей макроаутографии, минуя необходимость предварительного переваривания сломанных компонентов.

Было установлено, что белки и липиды, такие как Rab32 GTPase, фосфатидилинозитол-3,5-бисфосфаты, убиквитин и p62/SQSTM1, играют решающую роль в регуляции этого типа деградации. Эти молекулы выполняют собственные функции в процессе, включая инициацию убиквитинирования и обеспечение поглощения определенных поврежденных компонентов.

«Наши результаты показывают, что у макрофагов есть недооцененный способ утилизировать свои собственные поврежденные части, и этот процесс напрямую определяет их функционирование», — говорит старший автор Такеши Нода.

Эта очистка митохондрий — больше, чем просто «уборка»; удаляя поврежденные митохондрии, макрофаги перестраивают свой метаболизм в сторону гликолиза. Это питает переход в состояние M1 — активированный, готовый к воспалению режим, критически важный для борьбы с инфекцией.

Когда исследователи «выключили» Rab32/38, макрофаги в значительной степени утратили эту способность, что показало, насколько центральна микроаутография для их иммунной регуляции.

Это исследование подчеркивает разнообразие и универсальность систем деградации белков, которые работают вместе, координируя клеточную физиологию и влияя на функцию иммунной системы. Команда предполагает, что дальнейшие исследования будут полезны для понимания того, как этот процесс микроаутографии интегрирован в другие клеточные процессы.