Sự tích tụ các phân tử chất béo có hại cho tế bào. Các nhà nghiên cứu từ Trường Y Yong Loo Lin, Đại học Quốc gia Singapore (NUS Medicine), đã có bước đột phá trong việc tìm hiểu cách các tế bào của chúng ta duy trì sức khỏe bằng cách tái chế các phân tử chất béo quan trọng. Nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), tiết lộ cách một loại protein có tên là Spinster homolog 1 (Spns1) giúp vận chuyển chất béo ra khỏi các ngăn tế bào được gọi là lysosome.

Dẫn đầu bởi Phó Giáo sư Nguyễn Nam Long, từ Khoa Hóa sinh và Miễn dịch học Chương trình Nghiên cứu Chuyển dịch (TRP) tại NUS Medicine, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng Spns1 giống như một người gác cổng tế bào có thể giúp di chuyển một loại phân tử chất béo được gọi là lysophospholipid đến lysosome, "trung tâm tái chế" của tế bào. Sau đó, các phân tử chất béo này được tái sử dụng cho các chức năng của tế bào. Spns1 rất quan trọng trong việc duy trì sức khỏe của tế bào bằng cách đảm bảo quá trình tái chế chất béo diễn ra hiệu quả và ngăn ngừa sự tích tụ chất béo có hại.

Chất béo và các vật liệu tế bào khác đến lysosome thông qua ba con đường chính: nội bào, thực bào và tự thực. Trong nội bào, tế bào lấy vật liệu từ bên ngoài bằng cách bọc chúng trong các túi, mang chúng đến lysosome để phân hủy. Trong thực bào, các tế bào miễn dịch như đại thực bào hoạt động giống như đội dọn dẹp của cơ thể, nuốt các hạt lớn như tế bào bị tổn thương hoặc vi khuẩn và gửi chúng đến lysosome. Cuối cùng, trong tự thực, tế bào tự làm sạch các bộ phận bị tổn thương của chính nó, chẳng hạn như ty thể cũ, bằng cách bọc chúng trong một bong bóng màng gọi là tự thực bào. Bong bóng này sau đó hợp nhất với lysosome, nơi các chất bên trong bị phân hủy và tái chế để giữ cho tế bào khỏe mạnh.

Sau khi chất béo bị phân hủy trong lysosome, chúng đóng một số vai trò quan trọng trong tế bào. Một là sửa chữa và duy trì màng. Các thành phần chất béo bị phân hủy, chẳng hạn như phospholipid và sphingolipid, được tái sử dụng để xây dựng lại và duy trì màng bảo vệ của tế bào. Chất béo cũng giúp sản xuất năng lượng, vì một số chất béo được xử lý để cung cấp nhiên liệu cho các hoạt động của tế bào. Ngoài ra, một số chất béo, như sphingosine-1-phosphate (S1P), đóng vai trò quan trọng trong giao tiếp tế bào. Các phân tử tín hiệu này giúp tế bào phối hợp các quá trình quan trọng, chẳng hạn như tăng trưởng, vận động và sinh tồn, đảm bảo cơ thể hoạt động trơn tru.

Trong một nghiên cứu trước đây, nhóm Y khoa NUS đã chỉ ra rằng nếu Spns1 không hoạt động bình thường, nó sẽ dẫn đến sự tích tụ chất thải lipid bên trong tế bào, gây ra các bệnh được gọi là bệnh tích trữ lysosome (LSD) ở người. LSD là một nhóm gồm hơn 50 rối loạn di truyền hiếm gặp do các vấn đề trong quá trình tái chế lysosome. Các bệnh như bệnh Gaucher, bệnh Tay-Sachs, bệnh Niemann-Pick và bệnh Pompe là kết quả của sự tích tụ chất thải trong tế bào, dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Rối loạn chức năng của con đường tái chế lysosome cũng được tìm thấy trong bệnh Parkinson và bệnh Alzheimer.

Hợp tác với nhóm của Giáo sư Xiaochun Li từ Trung tâm Y khoa Tây Nam của Đại học Texas (UTSW), nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ gọi là kính hiển vi điện tử lạnh (cryo-EM) và các dữ liệu chức năng để chụp ảnh tương tác của Spns1 với một loại chất béo cụ thể gọi là lysophosphatidylcholine (LPC), một trong những lysophospholipid tái chế trong lysosome. Điều này giúp họ hiểu rõ hơn về cách Spns1 hoạt động và cách nó cảm nhận những thay đổi trong môi trường của tế bào để thực hiện công việc của mình.

Nhóm nghiên cứu cũng đã tiến hành các thí nghiệm để xác nhận rằng protein này rất cần thiết để di chuyển chất béo ra khỏi lysosome và một số bộ phận nhất định của Spns1 rất quan trọng đối với chức năng của nó. Nghiên cứu đã tiết lộ những phát hiện chính sau:

Spns1 hoạt động như một cánh cổng, mở và đóng để chất béo thoát ra khỏi lysosome.

Nó dựa vào các tín hiệu cụ thể từ môi trường của tế bào để biết khi nào thì mở và đóng.

Các đột biến ở Spns1 có thể gây ra các vấn đề về vận chuyển chất béo, dẫn đến tích tụ chất thải bên trong tế bào và gây ra các bệnh ở người.

"Chúng tôi rất vui mừng về tiềm năng của nghiên cứu này trong việc tạo ra sự khác biệt thực sự cho những bệnh nhân mắc các bệnh hiếm gặp này", cô Hà Thị Thúy Hoa, đồng tác giả đầu tiên của bài báo, từ Khoa Hóa sinh và Miễn dịch học TRP tại NUS Medicine cho biết. "Trong khi nghiên cứu này ghi lại Spns1 ở trạng thái mở về phía lysosome để lấy chất béo, thì hiện chúng tôi đang nỗ lực tìm hiểu trạng thái ngược lại, khi nó mở từ lysosome về phía phần còn lại của tế bào. Điều này sẽ giúp chúng tôi hiểu đầy đủ về cách Spns1 hoàn thành chu trình vận chuyển của nó".

Nguồn: News medical life sciences| National University of Singapore, Yong Loo Lin School of Medicine| Feb 11 2025

Đường dẫn: Xem tại đây