Komórki eukariotyczne przechowują nadmiar kwasów tłuszczowych jako neutralne lipidy, głównie triacyloglicerole i estry steroli, w organellach określanych jako kropelki lipidowe (LD) które wybrzuszają się z retikulum endoplazmatycznego. Kropelki lipidowe są bardzo dynamiczne i przyczyniają się do różnorodnych funkcji komórkowych. Katabolizm lipidów magazynujących w LD jest kierowany do wielu szlaków metabolicznych, dostarczając cząsteczki do produkcji energii, budulca błon i sygnalizacji lipidowej. LD zostały zaangażowane w szereg procesów degradacji białek i infekcji patogenami. LD mogą być powiązane z powszechnymi ludzkimi chorobami metabolicznymi i mają znaczny potencjał w produkcji biopaliw. potencjał do produkcji biopaliw. Wiedza zgromadzona na temat LDs w ostatnich latach w ostatnich latach stanowi podstawę dla różnorodnych, a nawet nieoczekiwanych przyszłych badań. Niniejszy przegląd koncentruje się na najnowszych postępach w badaniach nad LD, podkreślając różnorodne fizjologiczne role LD w modelowym systemie pączkujących drożdży. --- Kilka ogólnoświatowych chorób, takich jak otyłość, cukrzyca typu 2, stłuszczenie wątroby, miażdżyca i inne patologie metaboliczne stłuszczenie wątroby, miażdżyca i inne patologie metaboliczne są związane z nadmierną akumulacją lipidów w komórkach. Lipidy gromadzą się w sferycznych w kulistych inkluzjach komórkowych zwanych kropelkami lipidowymi (LD), których rozmiary wahają się od ułamka do stu mikrometrów. do stu mikrometrów w adipocytach. Sugeruje się, że LD mogą w wyniku procesu fuzji, w którym uzyskuje się większe LD o kulistym kształcie i objętości równej kulistym kształcie i objętości równej sumie objętości progenitorów. W tym badaniu przeanalizowano rozkład wielkości dwóch populacji LD w niedojrzałych i dojrzałych i dojrzałych (zróżnicowanych przez 5 dni) adipocytach 3T3-L1 (odpowiednio pierwszej i drugiej populacji) po populacji) po barwieniu czerwienią olejową O. Symulacja Monte Carlo interakcji między LD została opracowana w celu ilościowego określenia wielkości rozkładu i liczby zdarzeń fuzji potrzebnych do uzyskania rozkładu drugiej populacji, zaczynając od pierwszej. Cztery modele są oparte na różnych rodzajach interakcji: interakcja ważona powierzchnią (model interakcji (model R2), interakcji ważonej objętością (model R3), interakcji losowej (model Random) i interakcji ważonej powierzchnią (model R3). interakcji (model losowy) i interakcji związanej z miejscem, w którym rodzą się LD (Nearest Model). Dwa ostatnie modele dość dobrze naśladują zachowanie znalezione w danych eksperymentalnych. Niniejsza praca stanowi pierwszy krok w rozwoju symulacji numerycznych procesu wzrostu LDs. Ze względu na złożone zjawiska z udziałem LD (absorpcja, wzrost poprzez dodatkowe odkładanie neutralnych lipidów w istniejących kropelek, tworzenie de novo i katabolizm) badanie koncentruje się na procesie fuzji. procesie fuzji. Wyniki sugerują, że aby uzyskać obserwowany rozkład wielkości rozkładu, potrzebna jest liczba zdarzeń fuzji porównywalna z liczbą samych LD. jest potrzebna. Ponadto podejście MC stanowi potężne narzędzie do do badania procesu wzrostu LD. --- Kropelki lipidów (LD) są wszechobecnymi i fizjologicznie aktywnymi organellami regulujące magazynowanie i mobilizację lipidów w odpowiedzi na zapotrzebowanie metaboliczne. Wśród neutralnych lipidów wchodzących w skład LD, takich jak triacyloglicerole, estry cholesterolu estry cholesterolu i wolne kwasy tłuszczowe, utleniające się wielonienasycone formy cząsteczkowe mogą być być dość obfite, ale strukturalne i funkcjonalne role ich produktów utleniania nie zostały zbadane. produktów utleniania nie zostały zbadane. Nasza poprzednia praca udokumentowała obecność tych peroksydowanych gatunków w LD. Zakładając, że hydrofilowe związki zawierające tlen mogą znacząco zmienić hydrofobową/hydrofilową równowagę molekularną. równowagi molekularnej, wykorzystaliśmy modelowanie obliczeniowe do przetestowania hipotezy, że peroksydacja lipidów powoduje redystrybucję lipidów między wysoce hydrofobowym rdzeniem i polarną (fosfo)lipidową monowarstwą powierzchniową - obszarem obszar wzbogacony o zintegrowaną maszynerię enzymatyczną. Wykorzystując ilościową chromatografię cieczową chromatografii cieczowej / spektrometrii masowej, scharakteryzowaliśmy specjację molekularną oxTAGs w LD komórek dendrytycznych w raku i niedotlenionych komórkach trofoblastów jako dwóch modelach komórkowych związanych z dyslipidemią. Wśród wielu rodzajów utlenionych lipidów, stwierdziliśmy, że oksydacyjnie skrócone formy i hydroksylowe pochodne TAG były dominującymi utlenionymi gatunkami lipidów w LD w obu typach komórek. typach komórek. Wykorzystując symulacje gruboziarnistej dynamiki molekularnej (CG-MD) ustaliliśmy, że utlenianie lipidów zmieniło ich podział, przy czym utlenione lipidy migrowały do zewnętrznej monowarstwy LD, gdzie mogą wpływać na istotne szlaki metaboliczne i ulegać konwersji, prawdopodobnie prowadząc do powstawania utlenionych mediatorów lipidowych. --- Kropelki lipidowe (LD) to sferyczne inkluzje komórkowe przeznaczone do przechowywania lipidów. Powszechnie wiadomo, że nadmierne gromadzenie się lipidów prowadzi do wielu chorób, takich jak otyłość, cukrzyca typu 2, stłuszczenie wątroby i stłuszczenie wątroby. chorób, takich jak otyłość, cukrzyca typu 2, stłuszczenie wątroby i miażdżyca. miażdżyca. Rozmiar LD w adipocytach waha się od ułamka do stu mikrometrów. adipocytach i jest związany z zawartością lipidów, ale ich wzrost jest nadal zagadkową kwestią. zagadkową kwestią. Sugeruje się, że LD mogą rosnąć z powodu procesu fuzji, w którym proces fuzji, w którym większy LD uzyskuje się przez połączenie dwóch mniejszych LD, ale takie zdarzenia wydają się być rzadkie i trudne do zaobserwowania. Uważa się, że wiele innych procesów jest zaangażowanych w liczbę i wzrost LD, takich jak tworzenie tworzenie de novo i wzrost poprzez dodatkowe odkładanie neutralnych lipidów w istniejących wcześniej kropelkach. w istniejących wcześniej kropelkach. Co więcej, na liczbę i rozmiar LD wpływa katabolizm, wchłanianie lub interakcja. katabolizm i wchłanianie lub interakcja z innymi organellami. Zrozumienie zrozumienie tych procesów mogłoby pomóc w ograniczeniu patologii związanych z akumulacją lipidów. W niniejszym badaniu zbadano rozkład, liczba i całkowita objętość niedojrzałych (n=12), dojrzałych (n=12, 10-dniowych zróżnicowanych) i lipolitycznych (n=12) adipocytów 3T3-L1. Ponad 11 000 LD zmierzono w 36 komórkach po barwieniu czerwienią olejową. W W poprzedniej pracy symulacje Monte Carlo zostały wykorzystane do naśladowania procesu fuzji pomiędzy LD. Stwierdziliśmy, że biorąc pod uwagę fuzję jako jedyny proces działający na LD, rozkład wielkości w dojrzałych adipocytach można uzyskać za pomocą symulacji numerycznej, zaczynając od rozkładu wielkości w niedojrzałych komórkach pod warunkiem bardzo wysokiego wskaźnika zdarzeń fuzji. W niniejszym artykule opracowano symulacje Monte Carlo symulacje Monte Carlo zostały opracowane w celu naśladowania interakcji między LD z uwzględnieniem z uwzględnieniem wielu innych procesów oprócz fuzji (tworzenie de novo i wzrost poprzez dodatkowe odkładanie neutralnych lipidów). wzrost poprzez dodatkowe osadzanie neutralnych lipidów w istniejących wcześniej kropelkach) w celu odtworzenia w celu odtworzenia wzrostu LD, a także symulowaliśmy katabolizm (rozszczepienie i spadek poprzez wyjście neutralnych lipidów z wcześniej istniejących kropelek), aby aby odtworzyć redukcję ich rozmiaru obserwowaną w warunkach lipolitycznych. Wyniki sugerują, że każdy pojedynczy proces, rozpatrywany osobno, nie może być uważany za odpowiedzialny za obserwowaną zmianę rozmiaru, ale więcej niż jeden z nich, grając razem, może całkiem dobrze odtworzyć dane eksperymentalne. --- Kropelki lipidów występują we wszystkich typach komórek. Normalnie obecne na niskim poziomie w mózgu, gromadzą się w guzach i są związane z chorobami neurodegeneracyjnymi. chorobami neurodegeneracyjnymi. Jednak niewiele wiadomo na temat mechanizmów kontrolujących ich homeostazę w mózgu. homeostazę w mózgu. Odkryliśmy, że GRAF1a, najdłuższa izoforma GRAF1 (GRAF1 jest również znana jako ARHGAP26), została wzbogacona w mózgach noworodków. Endogenny GRAF1a znaleziono na kropelkach lipidów w pierwotnych komórkach glejowych karmionych kwasem oleinowym. Ekskluzywna lokalizacja wymagała specyficznego dla GRAF1a segmentu hydrofobowego i dwóch regionów wiążących błonę, domeny BAR i PH. Nadekspresja GRAF1a promowała skupianie się kropelek lipidów, hamowała ruchliwość kropelek i poważnie zaburzała lipolizę po pościgu za komórkami przeładowanymi kwasami tłuszczowymi. W tych warunkach GRAF1a koncentrował się na interfejsie między kropelkami lipidów. kropelkami lipidów. Chociaż myszy z nokautem GRAF1 nie wykazywały rażących nieprawidłowości w fenotypie fenotypu, całkowita objętość kropli lipidów, która nagromadziła się w GRAF1(-/-) pierwotnych glia po inkubacji z kwasami tłuszczowymi była zmniejszona w porównaniu do komórek GRAF1(+/+). Wyniki te zapewniają dodatkowy wgląd w mechanizmy przyczyniające się do wzrostu kropelek lipidów w komórkach innych niż adipocyty i sugerują, że białka z domenami BAR domenami BAR odgrywają rolę w homeostazie kropelek.
Do czego służy kropla lipidowa w komórce?
Kropelki lipidowe (LD) są wszechobecnymi i fizjologicznie aktywnymi organellami regulującymi magazynowanie i mobilizację lipidów w odpowiedzi na zapotrzebowanie metaboliczne.