СБ2301

Биология связи, том 6, Номер статьи: 300 (2023) Цитировать эту статью

979 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Липидные капли (ЛД) участвуют в различных биологических процессах в клетках, а также играют основную роль в качестве центра хранения нейтральных липидов. Чрезмерное накопление ЛД тесно коррелирует с различными заболеваниями, включая метаболические заболевания. Следовательно, базовое понимание молекулярного механизма деградации ЛД было бы полезно как для академических, так и для промышленных исследований. Липофагия, селективный механизм аутофагии/процесс деградации ЛД, привлекла повышенное внимание в исследовательском сообществе. Здесь мы попытались выяснить новый механизм липофагии, используя малую молекулу, разлагающую LD, SB2301, которая активирует убиквитин-опосредованную липофагию. Используя метод идентификации мишени без метки, мы обнаружили, что этаноламин-фосфатцитидилтрансфераза 2 (PCYT2) является потенциальным белком-мишенью SB2301. Мы также продемонстрировали, что, хотя SB2301 не модулирует функцию PCYT2, он индуцирует клеточную транслокацию PCYT2 на поверхность LD и пространственно увеличивает соотношение фосфатидилэтаноламин (PE)/фосфатидилхолин (PC) в мембране LD, вызывая слияние LD, что приводит к активации процесса липофагии для поддержания энергетического гомеостаза.

Липидные капли (ЛД) представляют собой специализированные органеллы, которые хранят свободные жирные кислоты (СЖК) в клетках в виде нейтральных липидов, таких как триацилглицерин (ТГ) или сложные эфиры стеринов (СЭ), чтобы избежать липотоксичности СЖК1,2. В LD нейтральные липиды окружены фосфолипидами, такими как фосфатидилхолин (PC) и фосфатидилэтаноламин (PE)3, а также поверхностными белками, такими как семейство перилипинов4 и липазы5. Клетки динамически генерируют или разрушают ЛД в ответ на изменения окружающей среды для поддержания энергетического гомеостаза и регулирования липидного обмена6.

Липазы на поверхности ЛД в основном разлагают нейтральные липиды, когда клеткам требуется деградация ЛД7,8. Сингх и др. сообщили, что LD могут быть субстратом селективной аутофагии, называемой липофагией, которая секвестрирует LD внутри аутофагосом в условиях голодания9. Сообщество биомедицинских исследователей работает над механизмом липофагии, чтобы выявить различные роли ЛД, помимо хранения нейтральных липидов10, такие как модуляция клеточного стресса11,12, функциональная регуляция белков13,14 и хранение других биомолекул15,16. Таким образом, изучение механизма регуляции ЛД может предоставить ценную информацию для определения основных биологических путей благодаря его актуальности в области химической биологии и открытия лекарств. Более того, недавно была подчеркнута физиологическая значимость ЛД при метаболических заболеваниях. Накопление ЛД в мышцах и печени является признаком метаболических заболеваний, включая стеатоз17,18, диабет 2 типа19,20 и атеросклероз21,22. Таким образом, липофагия стала новой стратегией лечения таких заболеваний, особенно стеатоза и заболеваний печени23,24,25.

Кроме того, подход, основанный на фенотипе, стал основной стратегией открытия новых молекулярных объектов с новыми способами действия. В этом исследовании мы провели высокопроизводительный скрининг на основе изображений для мониторинга количества и размера клеточных LD как важнейших фенотипов в живых клетках. Далее мы оценили новую небольшую молекулу SB2301, чтобы изучить убиквитин-опосредованную липофагию как новый механизм регуляции ЛД. Используя SB2301, мы выявили новый механизм активации липофагии, который вызывает деградацию LD путем пространственного изменения липидного состава мембран LD.

Во-первых, мы провели фенотипический скрининг клеточных ЛД на основе изображений в живых клетках для выявления потенциальных модуляторов клеточных ЛД. Ранее мы сообщили о флуорогенном зонде SF44, который обладает гидрофобным свойством селективного включения LD в живых клетках26. Мы также продемонстрировали высокопроизводительное применение SF44 для флуоресцентной визуализации с отличным Z'-фактором27. Система мониторинга LD на основе SF44, использующая SF44, позволяет наблюдать динамику клеточной LD в режиме реального времени без необходимости этапов промывания. Таким образом, мы применили эту систему мониторинга ЛД с высоким содержанием в живых клетках для выявления новых химических веществ, не обладающих клеточной токсичностью, с минимальным влиянием других внешних факторов.