Влияние липидов на функции клеток и органоидов
Субклеточный состав и транспорт липидов существенно влияют на физиологические и патологические функции клеток и органоидов. Однако механизмы транспорта и оборота липидов между органоидами остаются малоизученными из-за отсутствия методов селективной маркировки липидов в органоидах.
Исследование в Nature Chemistry
В исследовании, опубликованном в [Nature Chemistry](https://www.nature.com/articles/s41557-025-01886-w), научные группы под руководством профессоров Чжу Чжэнцзяна и Чэнь Июнь из Шанхайского института органической химии (SIOC) Китайской академии наук разработали стратегию субклеточной фотокаталитической маркировки, которая позволяет проводить органоид-специфический анализ липидов с помощью масс-спектрометрии (МС) и количественно оценивать транспорт липидов между органоидами.
Принцип работы
На основе структурных характеристик липидов исследователи разработали специальный фотокаталитический зонд для маркировки и оптимизировали его для реакции с липидами. Органические красители с органоид-специфической локализацией использовались в качестве фотокатализаторов для активации зонда под воздействием синего света, что приводило к образованию реактивных промежуточных соединений, которые селективно маркировали липиды в определённых органоидах, образуя фотокаталитически маркированные (PL) липиды. Анализ PL-липидов проводился с помощью жидкостной хроматографии и МС без необходимости разделения органоидов.
Результаты
Используя эту стратегию, исследователи идентифицировали от 60 до 80 видов липидов в митохондриях, ядре и лизосомах соответственно, охватывая семь основных классов липидов: фосфатидилэтаноламин (PE), плазмениетаноламин, лизофосфатидилэтаноламин, лизоплазмениетаноламин, фосфатидилсерин (PS), сфингозин и холестерин.
Иммунофлуоресцентная колокализация, традиционное фракционирование органоидов и эксперименты с нокаутом генов подтвердили высокую субклеточную специфичность подхода к липидомике с использованием метода проксимальной маркировки, создав мощный инструмент для изучения пространственного распределения липидов в физиологических условиях.
Транспорт липидов в эукариотических клетках
В эукариотических клетках большинство фосфолипидов синтезируется de novo в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР) и затем транспортируется в другие органоиды. Для характеристики транспорта липидов между органоидами исследователи разработали стратегию двойной маркировки, сочетая субклеточную липидомику с маркировкой с использованием стабильной изотопной трассировки, что позволяет систематически и количественно характеризовать транспорт липидов из ЭР в различные органоиды.
Исследователи выявили ключевые особенности, такие как кинетика транспорта, оборот и относительный вклад различных путей биосинтеза и транспорта липидов в липидный состав конкретных органоидов. Они обнаружили, что белки-переносчики липидов VPS13A и PDZD8 играют решающую и избирательную роль в опосредовании переноса липидов между ЭР и митохондриями со специфичностью к жирным ацильным цепям. Кроме того, они выявили, что активация mTOR избирательно увеличивает уровни холестерина, PE и PS в лизосомах, не изменяя при этом глобальный клеточный липидом, что обеспечивает мощную поддержку для изучения органоид-специфического метаболизма липидов.
Заключение
Эта работа предоставляет мощный инструмент для анализа пространственного распределения субклеточных липидов и пространственно-временной динамики межорганоидного транспорта липидов в физиологических условиях, а также предлагает надёжную поддержку для изучения метаболизма липидов на субклеточном уровне и основных механизмов связанных заболеваний.
Предоставлено [Chinese Academy of Sciences](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)