La composition lipidique subcellulaire et le transport influencent considérablement les fonctions physiologiques et pathologiques des cellules et des organites. Cependant, le transport des lipides et le chiffre d'affaires entre les organites restent mal compris en raison d'un manque de méthodes pour marquer sélectivement les lipides dans les organites.
Dans une étude publiée dans Chimie de la natureles équipes de recherche dirigées par le professeur Zhu Zhengjiang et le professeur Chen Yiyun à l'Institut de chimie organique de Shanghai (SIOC) de l'Académie chinoise des sciences ont développé une stratégie de marquage photocatalytique subcellulaire qui permet un profilage de transport lipidique entre les organiles entre les organiles de la spectrométrie de masse.
Sur la base des caractéristiques structurelles des lipides, les chercheurs ont conçu une sonde de marquage de proximité spécifiquement photocatalytique et l'ont optimisé pour la réactivité lipidique.
Des colorants organiques avec localisation spécifique à des organiles ont été utilisés comme photocatalyseurs pour activer la sonde sous irradiation de la lumière bleue, générant des intermédiaires réactifs qui étiquettent sélectivement les lipides dans des organites spécifiques et produisant des lipides marqués au photocatalytique (PL). Grâce à une analyse lipidomique basée sur la chromatographie liquide-MS, la détection des lipides PL a été obtenue sans avoir besoin de séparation des organiles.
En utilisant cette stratégie, les chercheurs ont identifié 60 à 80 espèces lipidiques dans les mitochondries, le noyau et les lysosomes, respectivement, couvrant sept grandes classes lipidiques: la phosphatidyléthanolamine (PE), la plasményléthanolamine, la lysophosphatidyléthanolamine, la lysoplasmétanéléthanolamine, le phosphatidylsterine (PS), les spirlousine et le cholestéroléineux.
La colocalisation d'immunofluorescence, les expériences de fractionnement des organiles conventionnelles et les knockout de gènes ont confirmé la forte spécificité subcellulaire de l'approche de la lipidomique de l'étiquetage de la proximité, établissant un outil puissant pour étudier la distribution spatiale des lipides dans des conditions physiologiques.
Dans les cellules eucaryotes, la plupart des phospholipides sont synthétisés de novo dans le réticulum endoplasmique (ER) puis transportés vers d'autres organites. Pour caractériser le transport des lipides entre les organites, les chercheurs ont développé une stratégie à double étiquetage en combinant la lipidomique de la proximité subcellulaire avec un traçage isotopique stable, ce qui permet une caractérisation systématique et quantitative du transport lipidique de l'ER vers divers organites.
Les chercheurs ont révélé des caractéristiques clés telles que la cinétique de transport, le chiffre d'affaires et les contributions relatives de différentes voies de biosynthèse et de transport lipidiques vers la composition lipidique d'organites spécifiques.
Ils ont découvert que les protéines de transport des lipides VPS13A et PDZD8 jouent des rôles cruciaux et sélectifs dans la médiation du transfert de lipides ER-Mitochondrie avec la spécificité de la chaîne acyle gras. De plus, ils ont révélé que l'activation de mTOR augmente sélectivement les niveaux lysosomaux de cholestérol, PE et PS, sans modifier le lipidome cellulaire mondial, fournissant un soutien puissant pour disséquer le métabolisme lipidique spécifique aux organiles.
Ce travail fournit un outil puissant pour analyser la distribution spatiale des lipides subcellulaires et la dynamique spatio-temporelle du transport des lipides inter-organiques dans des conditions physiologiques, et offre un fort soutien pour étudier le métabolisme lipidique au niveau subcellulaire et les mécanismes sous-jacents des maladies connexes.
