Antidotum na starzenie się? Krytyczna rola HKDC1 w utrzymaniu młodości komórek

Naukowcy z Uniwersytetu w Osace zidentyfikowali białko zwane HKDC1, które jest niezbędne do utrzymania dwóch struktur komórkowych, mitochondriów i lizosomów, zapobiegając w ten sposób starzeniu się komórek.

Tak jak zdrowe narządy są niezbędne dla naszego dobrego samopoczucia, tak zdrowe organelle są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania komórek. Te struktury subkomórkowe pełnią w komórce określone funkcje, na przykład mitochondria dostarczają komórce energię, a lizosomy utrzymują komórkę w porządku.

Przełom w zrozumieniu utrzymania organelli

Chociaż uszkodzenie tych dwóch organelli powiązano ze starzeniem się, starzeniem się komórek i wieloma chorobami, regulacja i utrzymanie tych organelli pozostaje słabo poznana. Teraz naukowcy z Uniwersytetu w Osace zidentyfikowali białko HKDC1, które odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu tych dwóch organelli, a tym samym zapobiega starzeniu się komórek.

Istnieją dowody na to, że białko zwane TFEB bierze udział w utrzymaniu funkcji obu organelli, ale nie zidentyfikowano celów dla tego białka. Porównując wszystkie geny komórki, które są aktywne w określonych warunkach, i stosując metodę zwaną immunoprecypitacją chromatyny, która może zidentyfikować DNA W odniesieniu do białek zespół jako pierwszy wykazał, że gen kodujący HKDC1 jest bezpośrednim celem TFEB i że poziom HKDC1 ulega zwiększeniu w warunkach stresu mitochondrialnego lub lizosomalnego.

Przegląd: Zarówno stres mitochondrialny, jak i lizosomalny indukuje translokację jądrową TFEB, a następnie zwiększoną ekspresję HKDC1. HKDC1 stabilizuje PINK1 poprzez interakcję z TOM70, ułatwiając w ten sposób mitofagię zależną od PINK1/Parkina. Ponadto białka HKDC1 i VDAC, z którymi oddziałuje, są ważne dla naprawy uszkodzonych lizosomów i utrzymania komunikacji między mitochondriami a lizosomami. HKDC1 zapobiega starzeniu się komórek wywołanemu uszkodzeniem DNA poprzez utrzymanie homeostazy mitochondrialnej i lizosomalnej. Źródło obrazu: 2024 Cui i wsp., HKDC1, cel TFEB, jest niezbędny do utrzymania homeostazy mitochondrialnej i lizosomalnej, zapobiegając starzeniu się komórek. Z ludźmi

Mechanizmy ochrony mitochondriów

Jednym ze sposobów ochrony mitochondriów przed uszkodzeniem jest proces mitofagii, czyli kontrolowane usuwanie uszkodzonych mitochondriów. Istnieje kilka szlaków mitofagii, z których najlepiej scharakteryzowany zależy od białek zwanych PINK1 i Parkin.

„Zaobserwowaliśmy, że HKDC1 kolokalizuje się z białkiem zwanym TOM20, które znajduje się w zewnętrznej błonie mitochondrialnej” – wyjaśnia główna autorka Mengying Cui, „a dzięki naszym eksperymentom odkryliśmy, że HKDC1 i jego interakcja z TOM20 ma kluczowe znaczenie dla osłabianie mitofagii zależnej od PINK1/Parkina.”

Rola HKDC1 w naprawie lizosomów

Mówiąc prościej, HKDC1 jest wprowadzany przez TFEB, aby pomóc pozbyć się odpadów mitochondrialnych. Ale co z lizosomami? Cóż, TFEB i KHDC1 również są tutaj głównymi graczami. Wykazano, że zmniejszenie poziomu HKDC1 w komórce zakłóca naprawę lizosomów, co sugeruje, że HKDC1 i TFEB pomagają lizosomom w regeneracji po uszkodzeniu.

„HKDC1 jest zlokalizowany w mitochondriach, prawda?” „Cóż, to również wydaje się mieć kluczowe znaczenie dla procesu naprawy lizosomów” – wyjaśnia główny badacz Shuhei Nakamura. „Widzisz, lizosomy i mitochondria komunikują się ze sobą za pośrednictwem białek zwanych VDAC. W szczególności HKDC1 jest odpowiedzialny za interakcję z VDAC; Białko to jest niezbędne do komunikacji między mitochondriami i lizosomami, a tym samym do naprawy lizosomów.

Potencjalne efekty terapeutyczne

Te dwie różnorodne funkcje HKDC1, odgrywające kluczową rolę zarówno w lizosomie, jak i mitochondriach, pomagają zapobiegać starzeniu się komórek, jednocześnie utrzymując stabilność tych dwóch organelli. Ponieważ dysfunkcja tych organelli wiąże się ze starzeniem się i chorobami związanymi z wiekiem, odkrycie to otwiera nowe horyzonty w podejściu terapeutycznym do tych chorób.

Odniesienie: „HKDC1, cel TFEB, jest niezbędny do utrzymania homeostazy mitochondrialnej i lizosomalnej oraz zapobiegania starzeniu się komórek” Z ludźmi.
doi: 10.1073/pnas.2306454120

Finansowanie: Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki, Japońska Agencja Nauki i Technologii, Ministerstwo Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii, Japońska Agencja Badań i Rozwoju Medycznego