Открыт ключевой белок, важный для вирусной инфекции и наследственного заболевания
Исследование началось с поиска факторов хозяина, необходимых для репликации РНК-вирусов, таких как SARS-CoV-2. Для этого использовали полногеномные скрининги с нокаутом CRISPR/Cas в культурах человеческих клеток, чтобы выяснить, какие клетки выживают после заражения определёнными вирусами.
«Другими словами, в культуре клеток мы "выключали" практически каждый ген в геноме как минимум один раз, а затем анализировали, какой нокаут гена приводит к выживанию клеток, несмотря на вирусную инфекцию, потому что вирусы не могут реплицироваться», — объясняет профессор Сабрина Ябс из Института клинической молекулярной биологии (IKMB) Кильского университета (CAU) и Университетской клиники Шлезвиг-Гольштейн (UKSH).
Таким образом, Ябс вместе с группами из Медицинской школы Стэнфордского университета (США) и Университетской клиники Гамбург-Эппендорф (UKE) не только нашла важные факторы хозяина для вирусных инфекций, но и открыла ранее неизвестный белок — LYSET. Он критически важен для правильного функционирования лизосом и позволяет понять механизм развития редкого лизосомного болезней накопления. Исследование опубликовано в журнале Science вместе с другой работой, обнаружившей тот же ген на основе иного подхода.
«Примерно год назад мы узнали о другом исследовании под руководством Немецкого центра исследования рака (DKFZ) в Гейдельберге, обменялись данными и решили подать работы в Science совместно, а не соревноваться в скорости публикации. Публикации дополняют друг друга», — сказала Ябс, которая также является соавтором второй публикации.
LYSET необходим для транспорта растворимых ферментов в лизосомы
Лизосомы — важные центры деградации внутри клеток. Они содержат множество ферментов для "переваривания" внеклеточного и собственного клеточного материала. Их дисфункция приводит к накоплению (запасных) материалов внутри клетки. Это причина серьёзных клинических нарушений у пациентов с лизосомными болезнями накопления — группой наследственных метаболических заболеваний. «Наша работа идентифицировала LYSET как важнейший регулятор фундаментального транспортного механизма внутри клетки. Мутации в гене LYSET связаны с редким лизосомным болезнью накопления», — сказала Ябс.
В клетках, лишённых LYSET, транспорт ферментов в лизосомы серьёзно нарушен. Помимо потери функции лизосом, нокаут LYSET также предотвращает повреждение клетки определёнными вирусами. Открытие этого нового компонента важного для клеточной биологии транспортного механизма даёт фундаментальное понимание клеточной физиологии, актуальное как для наследственных заболеваний человека, так и для вирусных инфекций. Во второй публикации в Science группами из Гейдельберга и Вены также была продемонстрирована значимость LYSET для роста опухолевых клеток.
Точка отсчёта для дальнейших исследований
Поскольку белок LYSET ранее не был охарактеризован, в будущем планируется серия исследований для дальнейшего изучения его функций. Например, остаётся вопрос, является ли мутация в гене LYSET фактической причиной муколипидоза (ML) — тяжёлого наследственного метаболического заболевания. Ген болезни неизвестен примерно у 10% детей с клиническим диагнозом муколипидоз.
По словам Ябс: «Мы могли бы проанализировать биологические образцы этих пациентов, чтобы определить, есть ли у них мутация в гене LYSET. Нас также интересуют структурные характеристики LYSET, которые могут помочь лучше понять, как он работает. Временное ингибирование LYSET и лизосомного транспортного механизма ферментов может быть использовано как терапевтический подход для подавления роста определённых опухолей и предотвращения вирусных инфекций».