Zespół badawczy kierowany przez UCLA otrzymuje grant National Institutes of Health na zbadanie roli enzymu w funkcjonowaniu lizosomów

Kiedy uznają, że wewnątrz komórek istnieje tylko jedna prosta funkcja, naukowcy nadal dowiadują się więcej o znaczeniu organelli zwanych lizosomami.

Organelle to niewielka struktura w komórce otoczona błoną i pełniąca określoną funkcję. Lizosomy uczestniczą w wielu funkcjach komórkowych, w tym pomagają rozkładać materiały na bardziej użyteczne źródła energii w procesie zwanym autofagią, podobnym do sposobu, w jaki jelito rozkłada żywność na użyteczne składniki odżywcze na poziomie całego ciała. Proces ten pomaga w regeneracji i odnowie komórek, a także stwierdzono, że szlaki lizosomalne chronią komórki przed patogenami i wirusami.

Ale kiedy lizosomy nie działają prawidłowo, mogą prowadzić do stanów neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i rak.

Zespół badawczy kierowany przez dr Atsu Sasaki z University of Cincinnati otrzymał grant w wysokości 1,6 miliona dolarów na projekt badawczy National Institutes of Health (R01), aby dowiedzieć się więcej o tym, jak wcześniej pomijany enzym pomaga regulować funkcje lizosomów i komórek.

Metodologia badania

Sasaki powiedział, że enzym, na którym się skupiają, został zidentyfikowany jako „brakujące ogniwo”, które reguluje funkcję lizosomu w oparciu o dostępność cząsteczki energii zwanej GTP.

Mamy nadzieję, że wykorzystamy ten grant, aby pomóc w znalezieniu nowych szlaków regulacyjnych, nowego mechanizmu regulującego tę aktywność lizosomalną. Otrzymaliśmy wyjątkowo wysoki wynik i zachęciliśmy do finansowania, więc mam nadzieję, że poprowadzę ten ekscytujący projekt z niesamowitymi członkami, aby odkryć nowe odkrycia”.

Atsu Sasaki, MD, naukowiec z University of Cincinnati Cancer Center i profesor nadzwyczajny w University of California School of Medicine

Sasaki stworzył multidyscyplinarny zespół złożony z dr Diego Pereza Telffa, profesora nadzwyczajnego w UCLA School of Medicine. John Lin Guan, MD, przewodniczący oddziału i Francis Bruning profesor biologii raka na University of California School of Medicine; Takahisa Nakamura, lekarz medycyny, pracownik naukowy Centrum Medycznego Szpitala Dziecięcego w Cincinnati; Mikako Warren, MD, ze Szpitala Dziecięcego w Los Angeles; oraz dr Koh Takeuchi z Uniwersytetu Tokijskiego.

drużyna Zbada dokładnie, w jaki sposób enzym steruje funkcją lizosomu na różnych frontach. Naukowcy zbadają równowagę i sygnalizację enzymów oraz przeprowadzą analizę patologiczną, aby ustalić, czy enzym reguluje tę funkcję w całym organizmie w różnych typach tkanek.

Zespół uważa, że ​​w szczególności enzym odgrywa dużą rolę w regulacji metabolizmu w wątrobie. Współpracownik naukowy Nakamura bada otyłość i mechanizmy metabolizmu molekularnego i wykorzysta swoją wiedzę do zbadania, w jaki sposób enzymy regulują metabolizm wątroby poprzez funkcje lizosomów w modelach zwierzęcych.

„Wątroba jest bardzo ważnym narządem do regulacji ogólnoustrojowego metabolizmu glukozy, ale prawie nie ma informacji o tym, jak GTP przyczynia się do tej regulacji” – powiedział Nakamura, który jest również profesorem nadzwyczajnym na Wydziale Pediatrii UCSD. „Spodziewamy się, że analizując tę ​​cząsteczkę, może ona utorować drogę do znalezienia nowej biologii tego, w jaki sposób GTP to robi. To bardzo fundamentalna rzecz i bardzo ekscytująca część badań”.

„W gruncie rzeczy ten projekt bada całkowicie nowy mechanizm, który pozwala komórkom optymalnie kontrolować zasoby energetyczne” – dodał Perez-Telff, wiodący ekspert i naukowiec badający, w jaki sposób sygnały hormonalne oddziałują na siebie w celu regulacji metabolizmu i na które wpływają składniki odżywcze i środowisko. „Proponowane badania zbadają wpływ tego mechanizmu molekularnego na kontrolowanie homeostazy energetycznej na poziomie komórkowym i całego organizmu, przy użyciu szerokiej gamy technik”.

aplikacje wyszukiwania

W początkowych badaniach, gdy enzym był blokowany przez inhibitor, lizosomy zmniejszały jego funkcję.

Sasaki powiedział, że gdy zespół dowie się więcej, inhibitor może zostać użyty do spowolnienia lub zatrzymania funkcji lizosomów w komórkach nowotworowych, skutecznie odcinając guzy od rozkładania składników odżywczych w celu uzyskania energii i pomagając osłabić raka.

W innych przypadkach Sasaki powiedział, że źródła energii GTP w organizmie można zwiększyć, aby funkcja lizosomów działała w godzinach nadliczbowych, aby zapewnić komórkom więcej energii do samoregeneracji i naprawy.

„Spodziewamy się, że poza tą pracą doprowadzi to do nowych terapii ukierunkowanych na choroby związane z lizosomami, takie jak nowotwory, choroby metaboliczne, choroby neurodegeneracyjne i starzenie się” – powiedział Sasaki. „Na przykład, jeśli dana osoba ma kontrolowany wzrost aktywności lizosomów, może to potencjalnie zapobiegać starzeniu się i być bardziej młodzieńczym, ponieważ możemy zgnieść coś przydatnego do regeneracji naszych komórek”.

Nakamura powiedział, że dzięki zrozumieniu mechanizmów tego specyficznego dla wątroby enzymu istnieje również potencjał do opracowania nowych metod leczenia chorób, w tym cukrzycy typu 2 i stłuszczenia wątroby.

„Żaden lek ani leczenie nie jest ukierunkowane na szlaki GTP, więc celowanie w ten szlak może być świetnym nowym celem terapeutycznym w celu poprawy zdrowia pacjentów” – powiedział.

współpraca i sukces

Nakamura zauważa, że ​​on i Sasaki po raz pierwszy zaczęli współpracować, kiedy obaj odbywali staż na Uniwersytecie Harvarda i przypadkowo obaj przeprowadzili się do Cincinnati mniej więcej w tym samym czasie 10 lat temu.

„Jest wspaniałą osobą jako przyjaciel i uczony” — powiedział Nakamura o Sasakim. „Współpraca z Atsuo jest naprawdę zabawna, ponieważ jest pełen energii, jeśli chodzi o generowanie pomysłów”.

Sasaki ma teraz dwa projekty badawcze R01, a także niedawną nagrodę Human Frontier Science Program, nad którą pracuje w tym samym czasie, co jest rzadkim wyczynem w dzisiejszym krajobrazie badawczym.

„To, co sprawia, że ​​ten cud jest możliwy, to fakt, że mam naprawdę miłych kolegów z klasy” — powiedział Sasaki. „Współpraca umożliwia stworzenie drugiego R01 i jestem naprawdę wdzięczny za osiągnięcie tego kamienia milowego jako zespół”.

Sasaki powiedział, że oba projekty, które są wspólnie badane, pozwalają na zwiększenie potencjału badawczego i synergii.

„Jeden R01 jest naprawdę fajny”, powiedział, „ale dwa zarabiają dwa i pół, a może trzy razy więcej niż jeden grant, aby napędzać badania”.