Bedeutung der Zelllipidtröpfchen
LD besitzen einen lipophilen Kern aus neutralen Esterlipiden wie Triacylglyceriden (TAG) und sind von einer Monoschicht aus Phospholipiden umhüllt, die verschiedene Proteine enthält. Frühere Studien hatten gezeigt, dass der Hüllprotein-Komplex I (COPI) für das LD-Targeting von Proteinen benötigt wird. Daher wird eine direkte Wechselwirkung zwischen COPI und LD vermutet. Ein EU-finanziertes Projekt, BFLDS (Direct imaging of budding and fusion of lipid droplets mediated by proteins in emulsion droplets based on microfluidics - Dynamics of proteins interactions, assembly and metabolism energy), hat die Rolle von COPI im LD-Verhalten durch direkte Bildgebung von Austriebs- und Fusionsprozesse erforscht. Das Projekt untersuchte weiterhin, wie der LD-Zugang zu Enzymen reguliert wird, die an der Energiespeicherung und Freisetzung beteiligt sind. Die Ergebnisse zeigten, dass Knospung auf vollständig gepackten Phospholipide auf der Mutter-LD initiiert wird, wodurch hydrophobe TAG-Molekül-Exposition gegenüber der wässrigen Umgebung begünstigt und die Oberflächenspannung erhöht wird. Um Knospung aus Membranen anzutreiben, insbesondere aus Monolayern, liefert COPI Energie von bis zu 2 000 kBT. Einfache Umgestaltung der Membraneigenschaften ist ein Weg, COPI-Knospung zu regulieren. In-vivo-Studien zeigten, dass COPI-Proteine an LD lokalisieren und für das Targeting spezifischer TAG-Synthese-Enzyme an LD benötigt werden. Bei COPI-defizienten Zellen erhöhte sich die Anzahl der Phospholipide auf den LD, wobei sich die Oberflächenspannung der LD entsprechend verringerte, und es wurden keine Brücken mehr zum endoplasmatischen Retikulum gebildet. Die Forscher zeigten auch, dass verschiedene Proteine bei der Bindung an LD miteinander konkurrieren. Wo ein Protein sowohl hydrophile als auch hydrophobe Gruppen aufweist, ist es amphipathisch, sie werden durch LD-Bindung durch andere stark bindende Bindungsproteine aus dem Feld geschlagen, die ein Haarnadel-Bindungsmotiv, beispielsweise, haben. Während der Energieremobilisierung, bei der LD schrumpfen, werden durch Kompression der LD Oberfläche amphipathische Proteine ausgestoßen. Damit ergibt sich eine neue Funktion für COPI-Proteine von LD, indem die Reaktionsfähigkeit mit benachbarten Membranen durch Oberflächenspannung reguliert wird. Die Regulierung von LD ist für die Gesundheit des Menschen von entscheidender Bedeutung und ihre Fehlfunktion kann fatale Folgen haben, wie die Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ-II-Diabetes. Im Unterschied zu ihrer Rolle bei der Zellenergieregulierung, können sie auch als Wirte für die Virusvermehrung wie bei Hepatitis-C und Dengue dienen.
Schlüsselbegriffe
Lipidtröpfchen, Krankheiten, Phospholipide, Hüllprotein-Komplex I, BFLDS, Knospung und Fusion
