Лизосомы являются центрами деградации, переработки и передачи сигналов клеточных материалов, которые имеют решающее значение для поддержания клеточного гомеостаза, развития и старения. Чтобы удовлетворить различные физиологические потребности, лизосомы постоянно меняют свою форму и функции посредством процессов слияния и деления. Хотя процесс слияния лизосом широко изучен, о делении лизосом известно мало. Молекулы, ответственные за деление лизосомальной мембраны, не идентифицированы.
Исследовательская группа под руководством проф. Ван Сяочэнь и Фэн Вэй из Института биофизики Китайской академии наук открыли новый лизосомальный фактор деления мембран и выяснили механизм его действия.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Исследователи создали систему исследования лизосом многоклеточного организма, используя Caenorhabditis elegans в качестве модели, и идентифицировали повторяющийся белок HEAT HPO-27, гомологом которого является MROH1, путем прямого генетического скрининга. HPO-27 и MROH1 содержат 37 повторяющихся последовательностей HEAT, и их функции еще не изучены.
Объединив эксперименты по визуализации живых клеток и криоэлектронной микроскопии, исследователи обнаружили, что HPO-27 широко экспрессируется на различных стадиях развития и в тканях C. elegans. Функциональный анализ лизосом показал, что дефекты HPO-27 и MROH1 приводят к аномальному закислению лизосом, снижению активности гидролитических ферментов и ослаблению деградационной способности.
Анализ совместной локализации и непрерывная визуализация с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения показали, что HPO-27 и MROH1 рекрутируются в лизосомы с помощью RAB7 и регулируют деление лизосомальных мембран.
С помощью структурного предсказания, конструирования усеченных тел, микроскопии сверхвысокого разрешения, электронной микроскопии с отрицательным окрашиванием и восстановления in vitro исследователи обнаружили, что отдельные HPO-27 или MROH1 могут олигомеризоваться путем связывания «голова-хвост» и опосредовать сжатие и деление лизосомы и восстановленные мембранные трубки в C. elegans, клетках млекопитающих и системах in vitro.
Это исследование обнаружило новый класс факторов деления мембраны, которые опосредуют деление мембранных трубок без прямого потребления молекул энергии (АТФ/ГТФ).
Открытие HPO-27 и MROH1 открывает новые возможности для изучения деления лизосомальных мембран и других процессов деления мембран , закладывая важную основу для дальнейшего выяснения регуляции лизосомального гомеостаза и физиологических функций.
