O nouă proteină-cheie în prevenirea acumulării de grăsimi și a bolilor asociate

Acumularea excesivă de grăsimi în celule poate fi dăunătoare și este asociată cu numeroase boli. Cercetătorii de la Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore (NUS Medicine), au făcut o descoperire importantă privind mecanismul prin care celulele reușesc să recicleze moleculele de grăsime esențiale, prevenind astfel acumularea lor nocivă. Studiul, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), demonstrează rolul crucial al proteinei Spinster homolog 1 (Spns1) în transportul lipidelor din compartimentele celulare cunoscute sub numele de lizozomi.

Rolul proteinei Spns1 în reciclarea lipidelor

Lizozomii funcționează ca centre de reciclare ale celulelor, degradând și reutilizând componentele celulare. Echipa condusă de Associate Professor Nguyen Nam Long a descoperit că Spns1 acționează ca un „paznic celular”, facilitând transportul lizofosfolipidelor către lizozomi, unde acestea sunt reutilizate în procesele celulare. Acest mecanism este esențial pentru sănătatea celulară, deoarece previne acumularea de deșeuri lipidice și disfuncțiile metabolice asociate.

Există trei principale căi prin care materialele celulare, inclusiv grăsimile, ajung în lizozomi:

• Endocitoza - celula preia materiale din exterior și le transportă în lizozomi pentru descompunere.
• Fagocitoza - celulele imunitare, precum macrofagele, elimină particule mari, celule deteriorate sau agenți patogeni, direcționându-le către lizozomi.
• Autofagia - celula își degradează propriile componente defecte, cum ar fi mitocondriile uzate, prin învăluirea acestora într-o membrană, care apoi fuzionează cu lizozomii.

După degradare, lipidele descompuse au mai multe roluri esențiale:

• Repararea și menținerea membranelor celulare - fosfolipidele și sfingolipidele reciclate contribuie la stabilitatea și funcționarea membranelor.
• Producerea de energie - unele lipide sunt transformate în combustibil celular.
• Semnalizarea celulară - molecule precum sfingozina-1-fosfat (S1P) reglează procese esențiale, inclusiv creșterea, migrarea și supraviețuirea celulară.

Legătura dintre Spns1 și bolile lizozomale

Deficiențele în funcționarea Spns1 duc la acumularea de deșeuri lipidice în celule, contribuind la apariția bolilor de stocare lizozomală (LSD). Acestea includ afecțiuni genetice rare precum boala Gaucher, Tay-Sachs, Niemann-Pick și Pompe, în care lizozomii nu pot recicla eficient moleculele esențiale. Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că disfuncțiile acestui mecanism sunt implicate în Parkinson și Alzheimer, unde procesele de degradare celulară sunt afectate.

Analiza structurală a proteinei Spns1

Pentru a înțelege mai bine funcționarea Spns1, echipa de la NUS Medicine a colaborat cu cercetătorii de la University of Texas Southwestern Medical Center (UTSW), utilizând microscopia crioelectronică (cryo-EM). Această tehnologie avansată a permis observarea detaliată a interacțiunii dintre Spns1 și lizofosfatidilcolină (LPC), un tip de lizofosfolipid reciclat în lizozomi. Analiza a arătat că Spns1:

• Funcționează ca o poartă de transport, reglând trecerea lipidelor din lizozomi spre citosol.
• Este activat de semnale din mediul celular, care determină deschiderea și închiderea transportului.
• Are zone structurale esențiale care, în cazul unor mutații, pot duce la blocarea transportului lipidic și la apariția bolilor umane.

Experimentele au confirmat că Spns1 este esențial pentru eliminarea eficientă a grăsimilor din lizozomi. Cercetătorii continuă să studieze mecanismul complet al acestei proteine, investigând modul în care aceasta poate deschide transportul și în sens invers, pentru a livra lipidele către alte părți ale celulei.

Perspective terapeutice

Pe lângă elucidarea mecanismului molecular al Spns1, echipa explorează posibilitatea de a dezvolta molecule mici care pot regla activitatea proteinei, deschizând calea pentru tratamente specifice în bolile lizozomale. Descoperirea are un potențial semnificativ pentru dezvoltarea de noi terapii personalizate, care să prevină acumularea de lipide și să reducă impactul bolilor asociate cu disfuncțiile lizozomale.

Aceste rezultate oferă o perspectivă nouă asupra reciclării lipidice la nivel celular și ar putea contribui la dezvoltarea unor strategii terapeutice inovatoare pentru afecțiuni metabolice și neurodegenerative.