Nowe badania naukowców z Yale rzucają światło na istotny mechanizm komórkowy, który może odgrywać kluczową rolę w rozwoju choroby Parkinsona. Okazuje się, że nieprawidłowości w działaniu lizosomów – komórkowych „śmietników” – oraz zaburzenia w funkcjonowaniu genu VPS13C mogą prowadzić do uszkodzenia neuronów i sprzyjać rozwojowi neurodegeneracji. Odkrycie opublikowane 10 kwietnia na łamach Nature Cell Biology nie tylko pogłębia wiedzę o molekularnych przyczynach tej choroby, lecz także otwiera nowe perspektywy terapeutyczne.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jakie znaczenie mają lizosomy w zdrowiu komórek nerwowych.
- Czym jest białko VPS13C i jaka jest jego rola w ochronie neuronów.
- Dlaczego dysfunkcja lizosomów może prowadzić do choroby Parkinsona.
Lizosomy – strażnicy porządku w komórkach
Lizosomy to organelle odpowiedzialne za degradację i recykling zbędnych lub uszkodzonych składników komórkowych. Pełnią one funkcję „koszy na śmieci”, neutralizując toksyczne odpady przemiany materii. Gdy dochodzi do uszkodzenia ich błon, niebezpieczne substancje mogą przedostawać się do cytoplazmy, prowadząc do stresu komórkowego i śmierci neuronów. Zjawisko to uznawane jest za jeden z głównych mechanizmów związanych z patogenezą choroby Parkinsona.
VPS13C – białko pierwszej pomocy
Zespół badaczy pod kierunkiem prof. Pietro De Camilliego z Yale School of Medicine przyjrzał się bliżej genowi VPS13C. Kodowane przez ten gen białko odgrywa kluczową rolę w transporcie lipidów między siateczką śródplazmatyczną a lizosomami – zwłaszcza w sytuacji ich uszkodzenia. Jak wyjaśnia De Camilli:
Wyobraź sobie wóz strażacki pędzący na miejsce zdarzenia, by zminimalizować szkody — ten mechanizm to część systemu ratunkowego, który zapobiega wyciekom z uszkodzonego lizosomu.
W warunkach prawidłowych VPS13C pozostaje nieaktywne. Jednak już kilka minut po uszkodzeniu błony lizosomalnej białko to przemieszcza się na miejsce i tworzy pomost między uszkodzonym lizosomem, a siateczką śródplazmatyczną. Tędy transportowane są lipidy niezbędne do odbudowy błony.
Eksperyment CRISPR i dowód na kluczową rolę VPS13C
W badaniu wykorzystano technologię CRISPR-Cas9, by wyłączyć gen VPS13C w hodowlach komórkowych. Po ekspozycji tych komórek na substancję uszkadzającą błonę lizosomu zaobserwowano, że bez obecności VPS13C komórki nie były w stanie skutecznie przeprowadzić naprawy. To bezpośrednio potwierdza, że niedobór tego białka może prowadzić do gromadzenia się toksyn i – w efekcie – do neurodegeneracji.
Dwa białka, różne tempo reakcji
W kontekście choroby Parkinsona znaczenie ma nie tylko VPS13C, ale również inne znane białko – LRRK2. Jak zauważono w badaniu, oba białka uczestniczą w odpowiedzi na uszkodzenie lizosomów, jednak z odmienną dynamiką:
Mamy dwa białka związane z chorobą Parkinsona i oba pomagają naprawiać lizosomy, ale z różną szybkością działania – tłumaczy De Camilli.
Podczas gdy VPS13C działa błyskawicznie, LRRK2 reaguje znacznie wolniej, co sugeruje ich udział na różnych etapach tego samego procesu naprawczego.
Wspólny mechanizm – szansa na uniwersalną terapię?
Odkrycie to może mieć przełomowe znaczenie dla opracowywania terapii choroby Parkinsona. Coraz więcej genów powiązanych z tą chorobą wykazuje związek z nieprawidłowościami w funkcjonowaniu lizosomów. Zdaniem De Camilliego:
Jeśli funkcje kilku genów zbiegają się na tym samym procesie, interwencja terapeutyczna naprawiająca ten proces mogłaby działać jak magiczny pocisk, który przeciwdziała defektom wywoływanym przez różne geny.
Zamiast projektować oddzielne terapie dla każdej mutacji genetycznej, możliwe stanie się leczenie skoncentrowane na jednym, wspólnym dla wielu mutacji mechanizmie – naprawie uszkodzonych lizosomów.
Intensywny rozwój badań nad Parkinsonem
Badania zespołu De Camilliego wpisują się w szerszy nurt dynamicznego rozwoju nauk o chorobie Parkinsona. Yale School of Medicine od lat inwestuje w programy badające podstawowe mechanizmy neurodegeneracji. W 2023 roku utworzono tam Stephen and Denise Adams Center for Parkinson’s Disease Research – centrum poświęcone badaniom nad tą chorobą.
Współautorami opisywanego badania byli również prof. Shawn Ferguson z Yale oraz prof. Dario Alessi z University of Dundee w Wielkiej Brytanii. Prace zostały częściowo sfinansowane przez National Institutes of Health, Parkinson’s Foundation, UK Medical Research Council oraz Michael J. Fox Foundation.
Główne wnioski
- Białko VPS13C działa jak pomost między siateczką śródplazmatyczną a uszkodzonym lizosomem, umożliwiając szybkie dostarczenie lipidów do naprawy błony.
- Brak VPS13C prowadzi do nieskutecznej naprawy lizosomów i może sprzyjać neurodegeneracji związanej z chorobą Parkinsona.
- Reakcja białka LRRK2 na uszkodzenie lizosomów jest wolniejsza niż VPS13C, co sugeruje ich udział w różnych etapach procesu naprawczego.
- Nowe terapie mogą skupiać się na wspólnym mechanizmie naprawy lizosomów, co daje szansę na skuteczniejsze leczenie choroby Parkinsona wywołanej różnymi mutacjami genetycznymi.
Źródła:
- Nature Cell Biology
- medicine.yale.edu
- scienceblog.com
