VPS13C：溶酶体损伤后 ER - 溶酶体接触的关键介导者及帕金森病研究新突破

《Nature Cell Biology》：The bridge-like lipid transport protein VPS13C/PARK23 mediates ER–lysosome contacts following lysosome damage

为探究帕金森病（PD）相关基因 VPS13C 在溶酶体损伤中的作用，研究人员开展了关于 VPS13C 功能的研究。结果发现，VPS13C 是溶酶体应激或损伤的传感器，可介导 ER - 溶酶体接触，这为理解 PD 发病机制提供了新视角。

　　在帕金森病（Parkinson’s disease，PD）的研究领域，一直存在诸多谜团。大量的遗传研究虽然已经确定了许多与 PD 相关的基因，但这些基因在疾病发生发展过程中的具体作用机制却尚未完全明晰。其中，溶酶体功能障碍被认为在 PD 的发病过程中扮演着重要角色，然而其背后的分子机制依然模糊不清。在这样的背景下，深入探究相关基因对溶酶体功能的影响，对于揭示 PD 的发病机制至关重要，也为开发新的治疗策略带来希望。

为了攻克这些难题，来自耶鲁大学医学院（Yale University School of Medicine）等机构的研究人员展开了深入研究。他们聚焦于 VPS13C 基因，该基因编码一种桥样脂质转运蛋白，并且是 PD 相关基因。研究人员通过一系列实验，最终发现 VPS13C 是溶酶体应激或损伤的传感器。在溶酶体膜受到扰动后，VPS13C 会迅速从细胞质转移到溶酶体表面，将溶酶体膜与内质网（ER）连接起来。这一发现意义重大，它为理解 PD 的发病机制提供了新的视角，有望推动针对 PD 的治疗研究取得新的突破。该研究成果发表在《Nature Cell Biology》杂志上。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。细胞模型构建技术，构建稳定表达 VPS13C 的细胞系，如 Flp-In TREx 293 稳定细胞系，以及 VPS13C 基因敲除（KO）的细胞系，为研究提供了基础模型。采用生化分析技术，利用 Western blot 分析相关蛋白的表达和定位变化；运用免疫荧光技术，直观观察蛋白在细胞内的定位情况；借助活细胞成像技术，实时追踪 VPS13C 在细胞内的动态变化过程 。

下面来看具体的研究结果：

1. VPS13C 快速招募至受损溶酶体：研究人员构建了表达 VPS13C-mClover 的稳定细胞系，通过共聚焦成像和 Western blot 分析发现，在添加溶酶体促渗剂 LLOMe 后，VPS13C 能在几分钟内迅速大量地招募到大多数 LAMP1-RFP 阳性的溶酶体上，且该招募与溶酶体膜损伤相关。
2. VPS13C 招募先于 Gal3：通过表达荧光标记的 Gal3，研究发现 VPS13C 招募至溶酶体的时间比 Gal3 早几分钟，这表明 VPS13C 能感知到溶酶体膜在严重破裂之前的变化。
3. 招募至溶酶体的 VPS13C 与 ER 结合：研究表明 VPS13C 在 ER - 溶酶体接触位点发挥作用，其与 ER 结合依赖 FFAT 基序与 VAP 的相互作用，与溶酶体结合依赖 VAB 结构域与 Rab7 的相互作用。在 LLOMe 处理后，VPS13C 招募至溶酶体的同时，ER 也通过 VAP 被招募至溶酶体。
4. VPS13C 招募依赖 Rab7：Rab7 敲低或敲除实验表明，VPS13C 与溶酶体的结合以及在溶酶体损伤后的增强招募均依赖于 Rab7。
5. VPS13C 招募与 Rab7 磷酸化无关：尽管 LLOMe 处理后 Rab7 会快速发生 Ser72 磷酸化，但通过多种实验策略证明，这种磷酸化反应并非 VPS13C 招募所必需。
6. 全长 VPS13C 与 Rab7 结合受调控：研究发现全长 VPS13C 与 Rab7 的结合受到调控，在溶酶体损伤前，VPS13C 的 VAB 结构域虽能与 Rab7 结合，但全长 VPS13C 与溶酶体的结合较少。溶酶体损伤后，情况则相反。
7. 分子内调控影响 VPS13C 与 Rab7 结合：VPS13C 的 C 末端片段包含的 ATG2C 和 PH 结构域会阻碍 VAB 结构域与 Rab7 结合，溶酶体损伤产生的信号可解除这种抑制。
8. ATG2C 结构域检测溶酶体膜损伤：实验表明，VPS13C 的 ATG2C 结构域可检测受损的溶酶体膜并与之结合，在溶酶体膜损伤时，该结构域会发生构象变化，促进 VPS13C 与溶酶体的结合。
9. PITT 通路不参与 VPS13C 招募：研究发现，虽然 PITT 通路与 VPS13C 招募的时间进程相似，但 VPS13C 招募至受损溶酶体的过程独立于 PI4P，即 PITT 通路不参与 VPS13C 的招募。
10. VPS13C 缺失增加溶酶体脆性：对 VPS13C-KO 细胞的研究显示，VPS13C 缺失会增加溶酶体的脆性，使溶酶体更容易受到损伤。
11. VPS13C 和 LRRK2 招募的差异：研究表明，VPS13C 和 LRRK2 虽都能响应溶酶体损伤，但它们的招募机制和动力学存在显著差异。VPS13C 招募迅速，可能在膜修复或保护的早期发挥作用；LRRK2 招募延迟，且依赖于 CASM 通路，可能参与后期过程。

综合研究结论和讨论部分，此次研究揭示了 VPS13C 在溶酶体损伤后的重要作用。VPS13C 作为溶酶体应激或损伤的传感器，其招募是对溶酶体损伤的早期响应，可能通过介导脂质从 ER 运输到溶酶体膜，在预防或修复溶酶体膜破裂过程中发挥关键作用。这一发现不仅为理解 PD 的发病机制提供了新的线索，还提示 VPS13C 可能成为治疗 PD 的潜在靶点，为未来开发针对 PD 的精准治疗策略奠定了理论基础。同时，研究还对 VPS13C 与其他相关蛋白和通路的关系进行了探讨，为进一步深入研究溶酶体损伤修复机制和 PD 的发病机制指明了方向。