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大家好，本周分享一篇發(fā)表在Nature Communications上的文章，題目為 “Proximity proteomics reveals a mechanism of fatty acid transfer at lipid dropletmitochondria- endoplasmic reticulum contact sites”，通訊作者是來(lái)自澳大利亞墨爾本大學(xué)解剖生理學(xué)系的 Matthew J. Watt 教授。
細胞器之間的膜接觸位點(diǎn)對于生物分子的轉移至關(guān)重要，脂滴儲存脂肪酸并與線(xiàn)粒體接觸，線(xiàn)粒體可以調節脂肪酸氧化和ATP的生成。但是目前缺乏對于脂滴-線(xiàn)粒體接觸位點(diǎn)的蛋白質(zhì)分布以及它們的具體生物學(xué)功能的解析，本文希望結合鄰近標記和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對脂滴-線(xiàn)粒體接觸位點(diǎn)的蛋白質(zhì)組進(jìn)行無(wú)偏地分析，揭開(kāi)脂肪酸從儲存部位轉移到氧化部位的機制。
作者采用 BioID 鄰近標記策略來(lái)解析脂滴-線(xiàn)粒體接觸位點(diǎn)間10～30 nm的蛋白質(zhì)分布。這個(gè)策略將大腸桿菌生物素連接酶BirA突變體BirA*（可以將生物素標記到鄰近蛋白）,單體熒光蛋白和靶向信號肽（10～30個(gè)氨基酸，將BirA*定位到脂滴或線(xiàn)粒體）整合到一起，可以將脂滴或線(xiàn)粒體外膜的鄰近蛋白貼上生物素標簽，通過(guò)鏈霉親核素珠富集再進(jìn)行質(zhì)譜鑒定。使用針對脂滴的全長(cháng)BirA*，作者確定了974種蛋白質(zhì)位于脂滴附近的蛋白質(zhì)，使用針對線(xiàn)粒體的全長(cháng)BirA*誘餌，作者確定了625種位于線(xiàn)粒體外膜附近的蛋白質(zhì)。
同時(shí)作者還運用 Split-BiolD 策略，將BirA*分成兩個(gè)非功能片段分別靶向脂滴和線(xiàn)粒體外膜，當兩個(gè)片段融合時(shí)BirA*重新組裝以恢復活性，將生物素標記到脂滴和線(xiàn)粒體相互作用界面的蛋白質(zhì)上，由此作者確定了活細胞中脂滴-線(xiàn)粒體界面的81種蛋白質(zhì)。以上三個(gè)鄰近標記實(shí)驗同時(shí)鑒定到71個(gè)蛋白質(zhì)，作者將這些蛋白質(zhì)定義為脂滴-線(xiàn)粒體界面蛋白。
通過(guò)對這71個(gè)脂滴-線(xiàn)粒體界面蛋白進(jìn)行生物信息學(xué)分析，作者關(guān)注到定位在內質(zhì)網(wǎng)和線(xiàn)粒體接觸位點(diǎn)、參與脂質(zhì)運輸ESYT1蛋白。作者進(jìn)行了免疫共沉淀實(shí)驗來(lái)尋找ESYT1是否在脂滴-線(xiàn)粒體的接觸位點(diǎn)與其他蛋白質(zhì)形成復合物，結果中VAPB和ESYT2蛋白是脂滴-線(xiàn)粒體界面蛋白。作者通過(guò)免疫印跡和免疫沉淀證實(shí)了ESYT1，ESYT2和VAPB三個(gè)蛋白之間的相互作用，高分辨率成像證實(shí)了這三種蛋白會(huì )形成復合物定位在脂液滴-線(xiàn)粒體-內質(zhì)網(wǎng)界面。
最后作者對脂滴-線(xiàn)粒體界面中ESYT1-ESYT2-VAPB復合物的功能進(jìn)行研究發(fā)現該復合物可以保護細胞免受脂肪毒性的影響。他們敲除了HeLa細胞中的ESYT1-ESYT2-VAPB復合物并用棕櫚酸鹽誘導細胞應激和死亡，發(fā)現其與野生型相比，KO細胞系的內質(zhì)網(wǎng)應激、炎癥反應等顯著(zhù)上調。
總而言之, 作者結合鄰近標記和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)解析位于脂滴-線(xiàn)粒體界面蛋白并發(fā)現了一種由ESYT1，ESYT2和VAPB組成的多聚體蛋白復合物，它對于保護細胞免受脂肪毒性的影響至關(guān)重要。
全文鏈接：
Bezawork-Geleta, A., Devereux, C.J., Keenan, S.N. et al. Proximity proteomics reveals a mechanism of fatty acid transfer at lipid droplet-mitochondria- endoplasmic reticulum contact sites. Nat Commun 16, 2135 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57405-5
