Cilvēka šūnās darbojas iekšēja “atkritumu savākšanas” sistēma, kas atpazīst nolietotas vai bojātas šūnas struktūras, svešķermeņus un citus nevajadzīgus materiālus. Šo darbu veic lizosomas — ar membrānu norobežotas struktūras, kurās šūnas saturs tiek sašķelts līdz atkārtoti izmantojamām sastāvdaļām.

Lizosomas mēdz dēvēt par šūnas kuņģi, jo to iekšienē ir skāba vide un darbojas enzīmi, kas sadala olbaltumvielas, ogļhidrātus, taukskābes un nukleīnskābes. Iegūtās sastāvdaļas pēc tam caur lizosomu membrānu nonāk šūnas iekšienē un tiek izmantotas atkārtoti.

Olbaltumvielu noārdīšanās procesā veidojas sulfāts — sēra un skābekļa savienojums. Ja sulfāts no lizosomām netiek izvadīts, tas var uzkrāties un traucēt enzīmu darbību. Šādi traucējumi saistīti ar lizosomu uzkrāšanās slimībām, tostarp Sanfilipo sindromu — smagu un letālu neiroloģisku slimību.

Lizosomu darbības mehānisms

Pētījumā, ko vadīja Hannoveres Medicīnas augstskolas Neirofizioloģijas institūta direktors profesors Jans Filips Mahtenss, sadarbībā ar Jūlihas pētniecības centru un Maksa Planka Molekulārās šūnu bioloģijas un ģenētikas institūtu Drēzdenē, izdevies precizēt šo procesu.

Pētnieki atklāja, ka par liekā sulfāta izvadīšanu atbild membrānas olbaltumviela SLC26A11. Tās klātbūtne, īpaši nieru un smadzeņu šūnās, bija zināma jau iepriekš, taču līdz šim nebija skaidrs, kur tieši šūnā tā atrodas un kādu funkciju pilda.

“Mēs spējām pierādīt, ka membrānas olbaltumviela SLC26A11 darbojas kā transportētājs un regulē sulfāta koncentrāciju,” norādīja Mahtenss. Pētījumā noskaidrots, ka olbaltumviela atrodas lizosomu membrānā un nodrošina sulfāta pārnesi no šīs struktūras uz šūnas iekšieni.

Divējāda funkcija palīdz uzturēt līdzsvaru

SLC26A11 darbojas divējādi. Vispirms tā transportē sulfātu ārpus lizosomām kopā ar pozitīvi lādētu ūdeņraža atomu, apmaiņā pret negatīvi lādētu hlora jeb hlorīda jonu. Šāda savienota pārnese nodrošina enerģiju efektīvai sulfāta izvadīšanai no skābās lizosomas.

Vienlaikus šī procesa rezultātā lizosomā varētu uzkrāties hlorīds. Tāpēc SLC26A11 pilda arī hlorīda kanāla funkciju, izvadot no lizosomas uzkrājušos hlorīda jonus. Pētnieki uzsver, ka šī dubultā darbība ir būtiska, lai lizosomas spētu noārdīt olbaltumvielas un šūnas varētu efektīvi atbrīvoties no pārstrādes laikā radušajiem atlikumiem.

Pētījuma autori uzskata, ka atklājums nākotnē varētu veicināt jaunu ārstēšanas pieeju izstrādi ne tikai lizosomu uzkrāšanās slimībām, bet arī citiem neiroloģiskiem stāvokļiem, kas saistīti ar traucētu hlorīda regulāciju lizosomās.

Pētījums “SLC26A11 is an atypical solute carrier with dual transport-channel function mediating lysosomal sulfate transport”, kura autori ir Benedikt T. Kūns un kolēģi, publicēts žurnālā Nature Communications. Tā DOI ir 10.1038/s41467-026-75749-4.