Антидотът срещу стареенето? Критична роля на HKDC1 в поддържането на клетъчната младост

Изследователи от университета в Осака са идентифицирали протеин, наречен HKDC1, който е от съществено значение за поддържането на две клетъчни структури, митохондрии и лизозоми, като по този начин предотвратява клетъчното стареене.

Точно както здравите органи са от съществено значение за нашето благополучие, здравите органели са от съществено значение за правилното функциониране на клетките. Тези субклетъчни структури изпълняват специфични функции в клетката, например митохондриите доставят на клетката енергия, а лизозомите поддържат клетката подредена.

Пробив в разбирането на поддържането на органелите

Въпреки че увреждането на тези два органела е свързано със стареенето, клетъчното стареене и много заболявания, регулирането и поддържането на тези органели остава слабо разбрано. Сега изследователи от университета в Осака са идентифицирали протеин HKDC1, който играе ключова роля в поддържането на тези два органела и по този начин работи за предотвратяване на стареенето на клетките.

Има доказателства, че протеин, наречен TFEB, участва в поддържането на функцията и на двата органела, но целите за този протеин не са идентифицирани. Чрез сравняване на всички гени на клетка, които са активни при определени условия, и използване на метод, наречен хроматинова имунопреципитация, който може да идентифицира ДНК Срещу протеините екипът беше първият, който показа, че генът, кодиращ HKDC1, е директна цел на TFEB и че HKDC1 се регулира нагоре при условия на митохондриален или лизозомален стрес.

Общ преглед: Както митохондриалният, така и лизозомният стрес индуцират ядрена транслокация на TFEB, последвана от повишена експресия на HKDC1. HKDC1 стабилизира PINK1 чрез взаимодействие с TOM70, като по този начин улеснява PINK1/Parkin-зависимата митофагия. В допълнение, протеините HKDC1 и VDAC, с които той взаимодейства, са важни за възстановяване на увредени лизозоми и за поддържане на комуникацията между митохондриите и лизозомите. HKDC1 предотвратява индуцираното от увреждане на ДНК клетъчно стареене чрез поддържане на митохондриална и лизозомна хомеостаза. Източник на изображението: 2024 Cui et al., HKDC1, цел на TFEB, е от съществено значение за поддържане на митохондриална и лизозомна хомеостаза, предотвратявайки клетъчното стареене. С хора

Митохондриални защитни механизми

Един от начините за защита на митохондриите от увреждане е чрез процеса на митофагия, който е контролирано отстраняване на увредени митохондрии. Има няколко митофагични пътя, най-добре характеризираният от които зависи от протеини, наречени PINK1 и Parkin.

„Наблюдавахме, че HKDC1 се локализира заедно с протеин, наречен TOM20, който се намира във външната митохондриална мембрана“, обяснява водещият автор Mengying Cui, „и чрез нашите експерименти открихме, че HKDC1 и неговото взаимодействие с TOM20 е критично за отслабване на PINK1/Parkin-зависима митофагия.

Роля на HKDC1 в лизозомния ремонт

Така че, просто казано, HKDC1 се въвежда от TFEB, за да помогне да се отървем от митохондриалните отпадъци. Но какво да кажем за лизозомите? Е, TFEB и KHDC1 също са основни играчи тук. Доказано е, че намаляването на HKDC1 в клетката пречи на възстановяването на лизозомите, което предполага, че HKDC1 и TFEB помагат на лизозомите да се възстановят от увреждане.

„HKDC1 е локализиран в митохондриите, нали?“ „Е, това също изглежда е от решаващо значение за процеса на възстановяване на лизозомите“, обяснява водещият изследовател Шухей Накамура. „Виждате ли, лизозомите и митохондриите комуникират помежду си чрез протеини, наречени VDAC. По-конкретно, HKDC1 е отговорен за взаимодействието с VDAC; Този протеин е от съществено значение за комуникацията между митохондриите и лизозомите и по този начин за възстановяването на лизозомите.

Потенциални терапевтични ефекти

Тези две различни функции на HKDC1, с ключови роли както в лизозомата, така и в митохондриите, помагат за предотвратяване на клетъчното стареене чрез едновременно поддържане на стабилността на тези два органела. Тъй като дисфункцията на тези органели е свързана със стареенето и свързаните с възрастта заболявания, това откритие отваря нови хоризонти за терапевтични подходи за тези заболявания.

Справка: „HKDC1, мишена на TFEB, е от съществено значение за поддържане на митохондриална и лизозомна хомеостаза и предотвратяване на клетъчното стареене“ С хора.
doi: 10.1073/pnas.2306454120

Финансиране: Японско общество за насърчаване на науката, Японска агенция за наука и технологии, Министерство на образованието, културата, спорта, науката и технологиите, Японска агенция за медицински изследвания и развитие