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生命科学学院梁斌团队发现支链脂肪酸维护内质网稳态调控脂滴增长

2021-10-12  

109日,细胞生物学领域国际著名学术期刊Journal of Cell Biology发表了云南大学生命科学学院梁斌研究员实验室题为“mmBCFA C17iso ensures endoplasmic reticulum integrity for lipid droplet growth”的研究论文,发现单甲基支链脂肪酸C17iso是维护内质网形态和功能稳态的重要脂质分子,进而调控脂滴的生长和增大。

脂滴是非常保守的细胞器,广泛存在于部分细菌、几乎所有真核生物中,其代谢紊乱和很多人类代谢性疾病相关。内质网是细胞中最大的内膜系统,是脂质分子、蛋白分子等合成的主要场所。脂滴主要起源于内质网,成熟的脂滴会继续生长、或者融合形成更大的脂滴,这一过程也与内质网存在交流。内质网的脂质成分对于维持内质网的结构和功能至关重要,但是内质网与脂滴发生发展的关系很多不清楚。

梁斌团队前期工作(BMC Genomics, 2013)揭示,秀丽线虫具有非常保守的脂类代谢基因和通路,是研究脂代谢调控的良好模式生物。梁斌课题组利用秀丽线虫易于遗传筛选的优势,寻找调控脂滴大小的基因和信号通路(Genetics2016Journal of Lipid Research2017Nature Communications2018)。本研究中,他们通过筛选同时影响内质网稳态和脂滴大小的基因,发现编码脂酰辅酶A合成酶(acyl-CoA synthetase)的ACS-1功能受阻时,秀丽线虫的单甲基支链脂肪酸C15isoC17iso含量明显下降,内质网形态和功能受损、脂滴明显变小;通过外源脂肪酸回补实验证明C17iso是导致acs-1RNAi线虫内质网形态和功能受损、脂滴变小的关键脂质分子。进一步研究发现,C17iso作为底物,参与合成构成生物膜的主要成分磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰乙醇胺(PE),进而维持内质网膜形态和功能的完整性,使得驻留在内质网上的脂质合成酶(如SCDDGAT2ACS-22等)发挥正常功能,促进脂滴发生和增大(图1)。

云南大学生命科学学院梁斌研究员、云南中医药大学邹晓菊教授、中科院生物物理所刘平生研究员为该文章的共同通讯作者,张静静助理研究员、胡英博士生和王彦利助理研究员为共同第一作者。本研究也得到山东省立医院、山东第一医科大学的吴英杰教授的支持帮助。本研究得到科技部重大研发计划、国家自然科学基金委、云南省科技厅、云南大学引进人才等经费的资助。生命科学研究中心共聚焦显微镜平台为本研究提供了支持,麦特绘谱公司为部分脂质分析提供了支持。

文章链接:https://rupress.org/jcb/article-abstract/220/11/e202102122/212690/mmBCFA-C17iso-ensures-endoplasmic-reticulum?redirectedFrom=fulltext  

1 C17iso调控脂滴发生发展的模式图。ACS-1调控C17iso的生成,C17iso参与合成复合磷脂(PC\PE),以维持内质网形态和功能的完整性,保障内质网驻留蛋白(如SCDACS-22DGAT-2)在脂质合成和脂滴生长中的功能。ACS-1失活导致C17iso合成受阻,从而破坏内质网的完整性,进而导致SCDACS-22DGAT-2功能障碍,引起脂质合成和脂滴生长受阻。


供稿:生命科学学院

编辑:李哲

责任编辑:王崴


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