Просеивание через центры переработки сотовых отходов

Маленькие, но могучие лизосомы играют удивительно важную роль в клетках, несмотря на их миниатюрный размер. Составляя всего 1-3% объема клетки, эти маленькие мешочки являются центрами рециркуляции клетки, где находятся ферменты, расщепляющие ненужные молекулы на мелкие кусочки, которые затем можно собрать для образования новых. Лизосомная дисфункция может привести к различным нейродегенеративным или другим заболеваниям, но без способов лучшего изучения внутреннего содержимого лизосом точные молекулы, участвующие в заболеваниях, и, следовательно, новые лекарства для их воздействия, остаются неуловимыми.


Новый метод, о котором сообщается в Природа 21 сентября, позволяет ученым определить все молекулы, присутствующие в лизосомах любой клетки у мышей. Изучение содержимого этих центров молекулярной может помочь исследователям понять, как неправильная деградация клеточных материалов приводит к определенным заболеваниям. Под руководством Монтера Абу-Ремайле из Стэнфордского университета, научного сотрудника Sarafan ChEM-H, исследовательская группа также узнала больше о причине неизлечимого в настоящее время нейродегенеративного заболевания, известного как болезнь Баттена, информация, которая может привести к новым методам лечения.

«Лизосомы интересны как с фундаментальной, так и с клинической точки зрения: они снабжают остальную часть клетки питательными веществами, но мы не всегда знаем, как и когда они их снабжают, и это места, где начинаются многие болезни, особенно те, которые поражают мозг. », — сказал Абу-Ремайле, доцент кафедры химического машиностроения и генетики.

Некоторые белки, которые обычно находятся в лизосомах, связаны с рядом заболеваний. Мутации в генетических инструкциях по созданию этих белков приводят к этим «лизосомным нарушениям накопления», как их собирательно называют, но функции некоторых из этих белков долгое время озадачивали ученых. Информация о том, как работают эти белки, может помочь ученым разработать более эффективные способы диагностики, мониторинга или лечения этих заболеваний.

Если ученые хотят изучить роль определенного белка в клетке, они могут либо блокировать, либо стимулировать его функцию и смотреть, появляются или исчезают определенные молекулы в ответ. Но изучение содержимого лизосом — проблема масштаба. «Если что-то произойдет, и молекула увеличится в 200 раз в лизосоме, вы увидите только двукратное увеличение, если посмотрите на всю клетку», — сказал Нуф Лактом, первый автор исследования. Разоблачающие результаты тонут в шуме.

Чтобы заглушить шум, исследователям пришлось бы отделить лизосомы от всего остального в клетке. Ранее они разработали метод, позволяющий делать это в клетках, выращенных в лаборатории, но они хотели разработать способ сделать то же самое на мышах.

Ловля магнитов

Первым шагом в их стремлении выделить лизосомы было небольшое изменение в генах мышей, чтобы установить небольшую молекулярную метку на поверхности каждой лизосомы у всего животного. В любой момент, когда они хотят остановиться и проверить молекулы в лизосомах мыши, например, после голодания или кормления их определенной пищей, они включают метку в клетках, которые хотят исследовать, а затем удаляют ткань и тщательно измельчают ее. чтобы взломать клетки, не нарушая лизосомы внутри.

Чтобы выловить лизосомы из клеточного шлама, команда использует магниты. К своей суспензии они добавляют крошечные магнитные шарики, каждая из которых украшена молекулярными зажимами, которые захватывают лизосомную метку, которую они ранее установили. Они могут выборочно собрать все лизосомы с помощью второго магнита, а затем разорвать лизосомы, чтобы выявить молекулы, которые были надежно спрятаны внутри. Масс-спектрометрия, набор инструментов, которые определяют вес различных молекул в смеси, затем помогает исследователям идентифицировать людей в их лизосомных молекулярных попурри. Те, которые растут или уменьшаются, укажут ученым на определенные пути или функции.