细胞废物清除因细胞类型而异

“微型碎纸机”在每个电池中工作，分解和回收有缺陷或不再需要的电池组件。波恩大学的一项研究表明，这些粉碎机的确切结构因细胞类型而异。例如，癌细胞有一种特殊的变体，可以特别有效地为它们提供能量代谢的基石。调查结果提前在网上公布了。最终版本现已发表在该杂志上分子与细胞蛋白质组学．

溶酶体是细胞废物处理系统的核心部分。这些微小的气泡被一层类似脂肪的薄膜包围，其功能就像一个微型回收工厂:它们将有缺陷的细胞成分、有害分子或不再需要的蛋白质分解成各自的部分。然后它们再次将这些物质提供给细胞。波恩大学医院生物化学和分子生物学研究所的多米尼克·温特博士强调说:“这个过程极其重要。”“如果它不能正常工作，就会导致阿尔茨海默病或帕金森病等疾病。”

溶酶体的结构非常复杂。现在已知有几百种蛋白质在它们的功能中发挥作用。甚至可能多得多:当溶酶体从细胞中分离出来，用特殊设备分析它们的组成时，研究人员通常会发现5000多种不同的细胞蛋白质。温特说:“然而，我们不可能说出其中有多少对溶酶体的工作真正重要。”“它们也可以是正在被分解的分子。其他的可能从外面附着在细胞膜上，不执行任何任务。在分离溶酶体时，通常也会有很多不想要的副捕获物。”

发现100种新的潜在溶酶体蛋白

研究人员已经开发出一种方法，使他们能够识别大部分这些未参与的分子。在传统方法通常能找到的5000种蛋白质中，这种方法只剩下了大约1000种。研究人员解释说:“我们对六种非常不同的细胞类型进行了这一步，例如，包括肝细胞和癌细胞。”“这1000种蛋白质中的数百种存在于几乎所有的溶酶体中——无论它们起源于哪个组织。除已知的溶酶体蛋白外，还包括约100种新的溶酶体蛋白。我们相信，这些也可能在纳米粉碎机的功能中发挥重要作用。”

不同细胞类型的不同之处在于这些蛋白质的数量。“例如，肝细胞的溶酶体充满了降解酶，”温特说，他也是波恩大学跨学科研究领域“生命与健康”的成员。“这是有道理的，肝脏的一个重要功能是分解不同的分子。相比之下，在我们研究的癌细胞中，溶酶体含有大量转运蛋白。”

肿瘤生长需要大量能量;与此同时，他们的血液供应常常不足。因此，它们“消化”周围的组织，并利用分解产物来获取能量。消化发生在溶酶体中，然后溶酶体必须将分解的分子运输回细胞-因此有许多转运蛋白。这意味着这些纳米粉碎机根据它们所在组织的要求而有所不同。温特指出:“在我们研究的六种细胞类型中，溶酶体都有非常特殊的蛋白质组成。”“据我所知，我们是第一个能够证明这一点的研究小组。”

蛋白质指纹图谱为疾病机制提供线索

一方面，这些结果对于基础研究来说特别有趣。另一方面，它们也揭示了溶酶体在某些疾病中的作用。全世界有超过1600项关于各种疾病的研究表明溶酶体蛋白质的参与。例如，一段时间以来，人们已经知道帕金森病中非常特定的神经细胞的溶酶体发生了改变。温特解释说:“我们现在可以提取这些溶酶体的一种蛋白质指纹，并将其与健康个体的蛋白质指纹进行比较。”“这可以为受影响个体的细胞粉碎功能如何改变以及为什么会导致神经问题提供线索。”从长远来看，这也有助于找到新的药物方法。

虽然这项研究是在波恩大学医院进行的，但它最终也是一个跨国项目:三位主要作者来自三个不同的国家——DAAD奖学金获得者Fatema Akter博士来自孟加拉国，她的同事Srigayatri Ponnaiyan来自印度，博士生Sara Bonini来自意大利。

参考:王志强，王志强，等。溶酶体蛋白质组的多细胞系分析揭示了独特的特征和新的溶酶体蛋白质。Mol细胞蛋白质组学．2023; 22(3): 100509。doi:10.1016 / j.mcpro.2023.100509

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