Ученые ответили на вопрос, зачем клеткам нужны лизосомы

Ученые из Университета Рокфеллера (США) задались вопросом, почему при изъятии лизосомы из клетки последняя погибает? Оказалось, что это связано с железом, которое содержится в лизосомах. Открытие важно для понимания возникновения молекулярных механизмов многих заболеваний, включая рак.

Клетка – это организм в миниатюре,  содержащий вместо органов  органеллы, каждая из которых выполняет определенную функцию. Органеллы лизосомы имеют кислую среду и содержат пищеварительные ферменты, с помощью которых «переваривают» и расщепляют огромное количество веществ. 

Без лизосом клетки перестают делиться и в скором времени погибают. Недавно обнаружилось, что это связано с невозможностью доступа к железу, которое клетка получает из лизосом. 

С момента открытия лизосом Кристианом де Дювом в 1955 году ученые узнали, что лизосомы выполняют несколько функций в клетке: от поглощения всевозможного клеточного мусора и его утилизации для повторного использования до передачи биохимических сигналов и обработки питательных веществ.

Однако, несмотря на все сложности, большинство функций лизосом могут выполнять и другие органеллы. Когда лизосомы не функционируют как следует, «клетка каким-то образом находит способы компенсации»,  добавил Киванч Бирсой, автор исследования.

Недавние результаты исследования показывают, что единственная функция, которую больше не может выполнять ни одна другая органелла в клетке, – это преобразование железа в доступную для усвоения форму. «Обработка железа, по-видимому, единственное, чего клетки не могут сделать без лизосом», – отметил К. Бирсой.

Открытие было сделано после того, как ученые снизили кислотность в лизосомах, чтобы вызвать стресс. Отвечая на этот стресс, клетки активировали гены, связанные с использованием железа, в то время как их уровень железа резко упал.

Клетки не могут долго обходиться без железа, которое необходимо для синтезирования ДНК и других важных молекул. Повышение кислотности в клетке вызывает уменьшение количества железа, в результате чего клетки перестают делиться и в конечном итоге погибают. 

Ученые считают, что лизосомы отделяют железо от молекул, которые его транспортируют, и лучше всего этот процесс проходит при рН от 4 до 5.

Поскольку известно, что лизосомы необходимы для перерождения раковых клеток, это открытие предлагает потенциально новый способ борьбы с опухолями: вызвать в них железодефицитное голодание и проследить, как это отразится на их росте и развитии.