Cum răspund lizozomii la stres: descoperirea unei proteine-cheie cu potențial terapeutic

Un nou studiu publicat în august 2025 în revista Science dezvăluie un mecanism esențial prin care celulele răspund la stresul lizozomal, implicând o proteină-cheie numită LYVAC. Cercetarea, condusă de dr. Jay Xiaojun Tan de la University of Pittsburgh School of Medicine, evidențiază fenomenul de vacuolizare lizozomală – proces în care lizozomii se umflă anormal, cu implicații importante pentru multiple boli degenerative, dar și pentru procesul de îmbătrânire celulară.

Context

Lizozomii sunt organite esențiale pentru sănătatea celulară, funcționând ca un sistem de reciclare care degradează proteinele deteriorate, componentele celulare uzate și agenții patogeni. Disfuncția lizozomilor este asociată cu o gamă largă de afecțiuni, incluzând bolile neurodegenerative (precum boala Alzheimer și Parkinson), cataracta, infecțiile virale, toxicitatea la cadmiu, bolile prionice, chimioterapia și diverse afecțiuni genetice de stocare lizozomală.

Un semn distinctiv al acestor tulburări este vacuolizarea lizozomală, un fenomen morfologic în care lizozomii se transformă în structuri umflate, asemănătoare vacuolelor celulelor vegetale. Până în prezent, mecanismele moleculare ale acestui fenomen erau slab înțelese.

Despre studiul actual

Scopul studiului a fost de a identifica mecanismul molecular care reglează vacuolizarea lizozomală și de a determina dacă acest proces este dăunător sau adaptativ pentru celulă. Cercetătorii au descoperit că celulele nu suferă pasiv acest fenomen, ci activează un răspuns reglat fin, cu ajutorul proteinei LYVAC (lysosomal vacuolator).

Metodologie

Echipa a utilizat tehnici avansate de microscopie și biochimie celulară, inclusiv imagistică de înaltă rezoluție și etichetare moleculară, pentru a studia răspunsul lizozomilor la diferite forme de stres. Cercetările s-au desfășurat în culturi celulare și modele animale relevante pentru boli neurodegenerative.

Rezultate

• Stresul celular duce la acumularea de solute în lizozomi, ceea ce atrage apă și determină umflarea membranei – un proces similar umflării unui balon.

• Proteina LYVAC detectează aceste lizozomi afectați și se atașează selectiv doar de cei supuși stresului.

• Ulterior, LYVAC facilitează livrarea de lipide către membrana lizozomală, permițând expansiunea controlată a acesteia și prevenind ruptura sau degradarea lizozomilor.

• Procesul implică două semnale moleculare distincte: unul pentru recunoașterea lizozomilor afectați, altul pentru transportul lipidic, asigurând o reglare extrem de precisă.

• Vacuolizarea lizozomală, departe de a fi un defect pasiv, este o strategie de adaptare celulară în fața stresului.

Implicații

Această descoperire redefinește înțelegerea asupra vacuolizării lizozomale. Dacă acest proces se dovedește a fi contributor direct la patogeneza unor boli, atunci blocarea sau reglarea activității LYVAC ar putea constitui o țintă terapeutică inovatoare.

Posibile aplicații includ:

• Tratamente pentru boli neurodegenerative, în care vacuolizarea lizozomală este frecvent observată.

• Promovarea îmbătrânirii sănătoase, prin menținerea funcției lizozomale.

• Terapia bolilor de stocare lizozomală și intervenții post-chimioterapie.

Perspective viitoare

Echipa de la University of Pittsburgh intenționează să:

• Exploreze modul în care este activată LYVAC și cum recunoaște selectiv lizozomii afectați.

• Evalueze efectele reglării LYVAC în modele genetice de neurodegenerare, unde vacuolele lizozomale apar spontan.

• Dezvolte strategii pentru modularea fluxului lipidic lizozomal, fie pentru a preveni vacuolizarea excesivă, fie pentru a susține regenerarea lizozomilor afectați.

Acest studiu se bazează pe descoperirile anterioare ale aceleiași echipe privind calea PITT, implicată în repararea rapidă a lizozomilor.

Concluzie

Vaculoizarea lizozomală nu este doar un marker de stres celular, ci un proces activ, reglat, cu potențial adaptativ. Identificarea proteinei LYVAC deschide noi direcții în biologia celulară și în tratamentele pentru afecțiuni cronice și degenerative. Înțelegerea mai profundă a acestor mecanisme ar putea duce la noi terapii celulare pentru boli grave și la promovarea unei îmbătrâniri sănătoase prin menținerea funcției lizozomale.