Nat. Commun.：膳食脂肪酸通过内质网亚结构域中的seipin蛋白富集促进脂滴的多样性

2019年7月，香港科技大学生命科学院、香港中文大学生命科学学院、中国科学院生物物理研究所、香港科技大学化学系、中国科学院遗传与发育生物学研究所的相关研究人员在《Nature Communications》上发表了题为“膳食脂肪酸通过内质网亚结构域中的seipin蛋白富集促进脂滴的多样性”的研究论文。

微生物和饮食来源的外源代谢物对宿主的代谢有深远的影响。在此，研究人员报告了一类脂滴亚群(LDs)，这是一种用于脂肪储存的保守细胞器，被确认为秀丽隐杆线虫seipin 蛋白直系同源物SEIP-1的代谢调节靶标。SEIP-1功能的丧失会减小LDs子集的大小，而过表达SEIP-1则会产生相反的效果。SEIP-1在内质网（ER）亚结构域中的富集，与LD共纯化。通过膳食补充实验证实，秀丽隐杆线虫和细菌基因突变体的分析表明，多不饱和脂肪酸(PUFAs)和微生物环丙烷脂肪酸(CFAs)是SEIP -1富集的必要条件。在哺乳动物细胞中，异源表达的SEIP-1与新生的脂滴结合，并以一种保守的方式促进它们随后的扩增。该项研究结果表明，微生物和多不饱和脂肪酸通过促进脂滴多样性，在调节细胞脂肪储存方面发挥着意想不到的作用。

图1. SEIP-1调节脂滴大小

a. SEIP-1示意图，外显子和未翻译区域分别用黑色和白色框表示。

b. 用受激拉曼散射法(SRS)定量测定单个动物的中性脂质含量。

c. 在WT或SEIP-1（tm4221）突变幼虫L4阶段中LDs的显示。

d. SEIP-1::GFP和内源性SEIP-1的表达水平测定。

e. LD直径的频率分布。

f. WT或SEIP-1 (tm4221)幼虫L4期阶段肠道过氧化物酶体的显示。

g. 肠道过氧化物酶体总数。

图2. SEIP-1定位在脂滴环笼中

a． SEIP-1::GFP在L4阶段幼体中的显示

b．人seipin::GFP (hjSi223)在seip-1 (tm4221)突变体幼虫L4期中的表达。

c． L4期幼虫LD直径的频率分布。

d．单个LDs的脂质浓度定量。

e． SEIP-1::GFP在hjSi3 LDs中的表达。

f．与a相同，但过度表达SEIP-1::GFP(图1d中的hjSi3, lane 4)。

g． ACS-22::GFP(常驻ER蛋白，hjSi29)和SEIP-1::GFP (hjSi3)在野生型体内的荧光恢复率。

h．与b相同，但在daf-22(ok693)突变背景中。

i．野生型和daf-22(ok693)突变体的第二肠段中与SEIP-1::GFP关联的LDs百分比。

图3. 在脂滴环笼中富集是seipin的一种进化保守特性

a． SEIP-1::Venus蛋白在COS7细胞中稳定表达。

b．脂滴围笼成熟的延时监测。

c．稳定表达SEIP-1::Venus蛋白的COS7细胞中脂滴大小的定量。

d．稳定表达SEIP-1::Venus蛋白的COS7细胞的透射电镜图。

e．与d相同，但稳定表达seep -1::V5-APEX2融合蛋白。

f． e中相框区域放大5倍。

g．如图e所示，连续5个切片(150nm厚)。

图4. fat-3突变体中SEIP-1::GFP的错误定位

a．秀丽隐杆线虫多不饱和脂肪酸的生物合成途径。

b． SEIP-1::GFP (hjSi3)在fat-3 (ok1126)突变体L4期中表达的显示。

c．与b相同，但WT携带过表达fat-3的转基因。

d-f．与b相同，但在fat1 (wa9)、fat4 (wa14)或fat6 (tm331)中;fat7 (wa36)的突变背景。

g. 概述与SEIP-1::GFP关联的LDs的百分比的散点图。

h．与b相同，但在fat-3 (ok1126)突变中有一个光源 ER mCherry标记。

i．通过乙醇补充亚油酸（La，C18:2N6）、α-亚麻酸（Ala，C18:3N3）、γ-亚麻酸（Gla，C18:3N6）或二均-γ-亚麻酸（Dgla，C20:3N6）的情况下fat-3(ok1126) 突变体 L4 期中SEIP-1::GFP（HjSi3）和mRuby::DGAT-2（hjSi112）的显示。

j．补充PUFAs对与SEIP- 1::GFP关联的LDs百分比的影响。

k．与j相同，PUFAs的添加对最大LD直径的影响。

l．在WT或fat-3 (ok1126)幼虫L4期中检测到的所有脂肪酸的丰度。

图5. 细菌环丙烷- FAs调控SEIP-1::GFP的靶向