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Jan 27, 2024

Análise multiômica mostra que os lisossomos precisam do retromer para se manterem saudáveis

09 Jun 2023 O complexo retrômero controla a classificação, transporte e

09 de junho de 2023

O complexo retrômero controla a classificação, transporte e descarte de proteínas por meio do sistema endolisossomo. Isso dá errado em doenças neurodegenerativas, mas como isso ainda não está claro. O metabolismo é interrompido em células sem retrômero, de acordo com um estudo multiômico liderado por Peter Cullen e James Daly na Universidade de Bristol, no Reino Unido. Na Nature Communications de 29 de maio, eles relataram que as proteínas da membrana celular são mal classificadas, os lisossomos ficam inchados com carga não digerida, a autofagia para e a proteína precursora amilóide se acumula. Esse backup solicita que os lisossomos despejem o excesso de conteúdo fora da célula por meio de exocitose, o que pode permitir a disseminação célula a célula de proteínas patogênicas, como agregados Aβ.

"Há evidências claras ligando o retromer a um papel neuroprotetor em doenças neurodegenerativas. Este manuscrito investiga a complexidade da função do retromer e como ele ajuda na neuroproteção", disse Cullen ao Alzforum.

"Este novo e empolgante trabalho do grupo Cullen acaba de fazer grandes avanços na descoberta desses mecanismos", comentou Jessica Young, da Universidade de Washington, Seattle.

Retromer regula a reciclagem endossomal para a superfície celular e seu movimento retrógrado para o Golgi. Mutações na proteína retromérica central VPS35 foram associadas à DA e à doença de Parkinson (Rovelet-Lecrux et al., 2015; notícias de julho de 2011). O retrômero está esgotado no cérebro com DA, post mortem, enquanto em modelos celulares e animais a deficiência do complexo se correlaciona com pior patologia de Aβ e tau (Small et al., 2005; Sullivan et al., 2011; Carosi et al., 2020).

Para estudar sistematicamente o que há de errado quando o retrômero é desativado, os co-primeiros autores Daly e Chris Danson eliminaram o VPS35 em células de neuroglioma humano e, em seguida, coraram lisossomos com LAMP1 e endossomos iniciais com EEA1. Ambas as organelas incharam e ficaram distorcidas nas células nocauteadas. A microscopia eletrônica de transmissão mostrou endolisossomos aumentados preenchidos com pedaços de membrana não digeridos (veja a imagem abaixo). Este último era uma reminiscência de endolisossomos inchados na DA, DP e demência com corpos de Lewy (Cataldo et al., 2000; Shahmoradian et al., 2019; Crews et al., 2010).

Cullen e a comentarista Julia TCW, da Universidade de Boston, ficaram surpresos com o fato de o alvo de uma única proteína retromérica causar um fenótipo tão marcante. Imagens de células vivas dos nocautes capturaram a divisão ocasional e lenta de grandes lisossomos autofágicos. Este processo retorna as organelas ao seu tamanho original, explicando as inúmeras organelas inchadas.

Endolissomos aumentados . Lisossomos normais (setas vermelhas) e endossomos (setas azuis) são pequenos e redondos (esquerda). Células nocaute do retrômero (meio) continham endolissomos enormes e distorcidos (setas amarelas) cheios de detritos (à direita). [Cortesia de Daly et al., Nature Communications, 2023.]

O que estava acontecendo de errado dentro desses lisossomos? Os cientistas analisaram proteomas de células inteiras e de lisossomos isolados. No primeiro, 477 proteínas associadas ao lisossomo foram enriquecidas e 246 foram esgotadas. Muitas enzimas hidrolíticas, como proteases, lipases e nucleases, foram diminuídas, sugerindo uma capacidade atrofiada de degradar resíduos celulares.

Os lisossomos negativos para VSP35 foram empilhados com múltiplas Rab GTPases hidrolíticas, que regulam a exocitose lisossômica e sua fusão com endossomos e autossomos. O proteoma lisossomal também carecia de todos os componentes do complexo BORC, proteínas que movem as organelas através do citosol, prendendo-se aos microtúbulos.

Dimitrios Kapogiannis ficou particularmente intrigado com o acúmulo de proteínas envolvidas no processamento e metabolismo de APP (comentário abaixo). Isso reflete uma descoberta observada em camundongos sem VPS35 nos neurônios do hipocampo (notícias de janeiro de 2022).

Outras proteínas lisossômicas enriquecidas mapeadas para redes e vias de sinalização implicadas na DA, DP e outras doenças neurodegenerativas (imagem abaixo). Para os autores, esses resultados sugerem lisossomos estagnados e cheios de APP que se fundiram com endossomos e autossomos, mas falharam em degradar seu conteúdo ou retornar ao seu estado original.