Lysosomen sind von einer Lipiddoppelschicht umgeben, die das saure Milieu und die Verdauungsenzyme der Organelle vom Zytoplasma trennt. Schäden an dieser Schicht – Lysosomale Membranpermeabilisierung, kurz LMP – können Entzündungen auslösen und sogar zum Zelltod führen.
Beim Menschen ist LMP besonders schädlich für Nervenzellen im Alter, bei Entzündungen oder bei Traumata, da sich Nervenzellen nicht leicht regenerieren können; Allerdings kann auch die gezielte Induktion von LMP in Krebszellen eine therapeutische Option sein.
Im Falle einer Membranschädigung eines Lysosoms hat eine Zelle zwei Möglichkeiten: eine Reparatur zu versuchen oder das Organell unter sicheren Bedingungen aufzulösen. Wie diese Entscheidung zustande kommt, ist noch nicht vollständig geklärt.
Wissenschaftler der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Hemmo Meyer an der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben gemeinsam mit Kollegen aus München und Mailand die Reaktion von Zellen auf Schäden in lysosomalen Membranen untersucht.
Sie konnten einen bisher unbekannten Signalweg in menschlichen Zellen identifizieren, der durch das Protein SPG20 gesteuert wird. Es erkennt Schäden an der Außenseite der lysosomalen Membran, bindet sich an das undichte Organell und löst dessen Abbau aus, bevor die Membran reißt und das Überleben der Zelle gefährdet ist.
Ihr Papier ist veröffentlicht im Tagebuch Molekulare Zelle.
„Unsere Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die zelluläre Reaktion auf Lysosomenschäden besser zu verstehen und neue Ansätze für die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen zu entwickeln, die mit Lysosomenschäden verbunden sind“, sagt Pinki Gahlot, Ph.D. Student der Molekularbiologie und Erstautor der Publikation. „Umgekehrt scheinen bestimmte Krebszellen besonders anfällig für LMP zu sein – die gezielte Blockierung der entdeckten Faktoren könnte daher eine Strategie in der Krebstherapie sein.“
In weiteren Studien möchte das Team untersuchen, wie der neuartige Signalweg von der Zelle gesteuert wird, um das Überleben der Zelle sicherzustellen. Zu diesem Zweck werden sie die neue Hightech-Ausstattung in der Mikroskopieanlage der Universität nutzen.
Mehr Informationen:
Pinki Gahlot et al., Erkennung lysosomaler Schäden und Initiierung einer Lysophagie durch SPG20-ITCH, Molekulare Zelle (2024). DOI: 10.1016/j.molcel.2024.02.029