肥胖是一个危险因素
根据脂质代谢对机体的中心重要性,脂质代谢受到多种调节机制的控制。然而,这些机制被我们现代生活方式的过度饮食和缺乏锻炼所超负荷。在工业化国家,脂类相关疾病的急剧发展往往会宣传脂类物质的负面形象。然而,各种形式的脂肪是所有细胞不可缺少的成分。即使是恶名昭著的甘油三酯也扮演着至关重要的角色,作为血液循环中过量和潜在危险脂肪酸的缓冲物,或者作为能量储存物。
直到最近,在脂肪组织中才发现一种主要的脂肪降解酶(ATGL,脂肪甘油三酯脂肪酶)[1]表明,对脂肪的研究表明,现在是一个“金矿”,用于发现新的生物医学相关关键因素(另见:188bet怎么注册GOLD -脂质相关疾病的基因组学,是在奥地利基因组研究计划GEN-AU框架内进行的项目,以及特别研究项目LIPOTOX,由FWF[奥地利科学基金]赞助)。
一个大看小细胞
除了分子 - 生物学,基因组和蛋白质组学技术外,高分辨率光学显微镜观点对于获得细胞脂质合成,脂质和膜动力学以及与脂质代谢紊乱有关的形态变化很重要。
其直径为5-8μm,酵母细胞用于被认为是一种不适合的光学微观检查标本。实际上,通过改善的成像技术和优异的目标在过去几年中进行的技术进步现在可以解决酵母细胞的亚细胞结构(图1)。共聚焦激光扫描显微镜为在几代生理条件下观察到的细胞的三维分析提供了特殊优点[2].由于电池厚度较薄,衍射问题和杂散光都很小。典型的横向和轴向分辨率是近似的。分别为150 nm和350 nm。通过记录大量“光学切片”和同时检测多个荧光团实现的三维重建,为活细胞中蛋白质和脂质相互作用的空间和动态提供了全新的见解。
荧光蛋白变体的可用性(例如。GFP.-绿色荧光蛋白)与极其简单的克隆技术相结合,为酵母蛋白质组(大约有6000种)的所有蛋白质的定位和表达研究奠定了基础[3.].活细胞显微镜和活体染色的可靠制备协议允许同时观察大细胞群,这是收集定量显微镜数据的良好基础。
通过厚厚的薄酵母在脂质代谢研究中
储存脂肪以脂肪滴的形式存在于细胞中。然而,这些不是被动的脂肪库,而是具有大量蛋白质和特定生化功能的动态细胞器。脂滴的生物发生与储存脂肪的合成密切相关:如果由于突变而关闭合成,则不会形成脂滴,而产生“苗条”的酵母细胞。这些突变体对过量的脂肪酸特别敏感,这些脂肪酸不能再被吸收到储存脂肪中。在动物细胞中也观察到类似形式的脂肪酸脂毒性。因此,我们可以推断,储存脂肪的合成是使多余脂肪酸在代谢上无害的一个重要途径。这些脂滴的生物发生和动力学可以在高分辨率显微镜下通过活体染料或染色来成像GFP.- 标记的蛋白质(图2)。
如果通过突变关闭脂肪分裂酶,则会导致细胞中甘油三酯的积累,并产生“肥胖”酵母细胞。这种缺陷也导致显然增长,表明脂肪降解为细胞生长提供重要的代谢产品[4.].在酵母中参与脂肪分解过程的酶Tgl3和Tgl4在结构上与ATGL相关,其功能可部分被小鼠ATGL取代。这一发现证实了酵母和动物细胞之间脂质代谢酶在功能和结构上的高度保守。
脂质新陈代谢的空间组织
基于显微镜的高含量屏幕
用于脂质储存的大量酵母突变体(约4,500活缺失突变体)和合适的荧光染料的可用性促使使用基于显微镜的筛选用于脂质代谢突变体。最近进行的基于显微镜的屏幕实际上鉴定了Seipin的酵母同源物,其患有Bernardinelli-Seip先天性脂肪蓄水池的患者有缺陷2.酵母中没有这种蛋白质导致令人不安的脂质液体形态[7、8].这意味着酵母中脂质储存保存因子的鉴定和表征具有巨大的潜力,了解人类脂质代谢障碍的分子原因。
未来的发展
在显微镜下进行的技术进步加上酵母技术的广泛曲目为了解脂质代谢障碍提供了令人着迷的机会。最近开发的技术汽车显微镜(相干抗Stokes拉曼散射)对于选择性检测脂质分子特别有用,因此在不使用特殊荧光染料的情况下对成像脂质物种具有巨大潜力。结合基因组和蛋白质组学技术,令人着迷于探索Live(酵母)细胞中的脂质合成和动力学的新方法,以了解人类的脂质代谢相关疾病。