SB2301

Biologia da Comunicação volume 6, Número do artigo: 300 (2023) Cite este artigo

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As gotículas lipídicas (LDs) estão envolvidas em vários eventos biológicos nas células, juntamente com seu papel principal como centro de armazenamento de lipídios neutros. O acúmulo excessivo de LDs está altamente correlacionado com várias doenças, incluindo doenças metabólicas. Portanto, uma compreensão básica do mecanismo molecular da degradação de LD seria benéfica tanto na pesquisa acadêmica quanto na industrial. A lipofagia, um mecanismo seletivo de autofagia/processo de degradação de LD, ganhou maior atenção na comunidade de pesquisa. Aqui, procuramos elucidar um novo mecanismo de lipofagia utilizando a pequena molécula degradadora de LD, SB2301, que ativa a lipofagia mediada por ubiquitina. Usando um método de identificação de alvo sem marcação, revelamos que a etanolamina-fosfato citidililtransferase 2 (PCYT2) é uma proteína alvo potencial de SB2301. Também demonstramos que embora o SB2301 não module a função de PCYT2, ele induz a translocação celular de PCYT2 para a superfície LD e aumenta espacialmente a relação fosfatidiletanolamina (PE)/fosfatidilcolina (PC) da membrana LD, causando coalescência LD, levando à ativação do processo de lipofagia para manter a homeostase energética.

Gotículas lipídicas (LDs) são organelas especializadas que armazenam ácidos graxos livres (FFAs) celulares como lipídios neutros, como triacilglicerol (TG) ou ésteres de esteróis (SE), para evitar a lipotoxicidade dos AGL1,2. Nos DLs, os lipídios neutros são circundados por fosfolipídios, como fosfatidilcolina (PC) e fosfatidiletanolamina (PE)3, e proteínas de superfície, como a família das perilipinas4 e lipases5. As células geram ou degradam LDs dinamicamente em resposta a mudanças ambientais para manter a homeostase energética e regular o metabolismo lipídico6.

As lipases na superfície do LD degradam principalmente lipídios neutros quando as células requerem a degradação do LD7,8. Singh et al. relataram que os LDs podem ser um substrato da autofagia seletiva, chamada lipofagia, que sequestra o LD dentro de autofagossomos em condições de inanição9. A comunidade de pesquisa biomédica tem trabalhado no mecanismo da lipofagia para revelar vários papéis dos LDs além do armazenamento de lipídios neutros10, como modulação do estresse celular11,12, regulação funcional de proteínas13,14 e armazenamento de outras biomoléculas15,16. Portanto, estudar o mecanismo regulador do LD pode fornecer informações valiosas para definir as vias biológicas subjacentes devido à sua relevância na biologia química e nos campos de descoberta de drogas. Além disso, a relevância fisiológica dos LDs em doenças metabólicas foi recentemente enfatizada. O acúmulo de LD no músculo e no fígado é uma característica de doenças metabólicas, incluindo esteatose17,18, diabetes tipo 219,20 e aterosclerose21,22. Assim, a lipofagia surgiu como uma nova estratégia para o tratamento dessas doenças, principalmente a esteatose e as doenças hepáticas23,24,25.

Além disso, a abordagem baseada em fenótipos tem sido uma importante estratégia para descobrir novas entidades moleculares com novos modos de ação. Neste estudo, realizamos triagem de alta capacidade baseada em imagens para monitorar o número e o tamanho de LDs celulares como fenótipos cruciais em células vivas. Avaliamos ainda uma nova molécula pequena, SB2301, para explorar a lipofagia mediada por ubiquitina como um novo mecanismo regulador de LDs. Usando SB2301, revelamos um novo mecanismo de ativação de lipofagia que induz a degradação de LD alterando espacialmente a composição lipídica das membranas de LD.

Primeiro, realizamos triagem fenotípica baseada em imagem de LDs celulares em células vivas para identificar potenciais moduladores de LDs celulares. Anteriormente, relatamos a sonda fluorogênica, SF44, que tem uma propriedade de ativação seletiva de LD hidrofóbica em células vivas26. Também demonstramos a aplicação de SF44 para imagens de fluorescência de maneira de alto rendimento com um excelente fator Z'27. O sistema de monitoramento LD baseado em SF44 utilizando SF44 permite a observação em tempo real da dinâmica LD celular sem a necessidade de etapas de lavagem. Assim, aplicamos este sistema de monitoramento de LD de alto teor em células vivas para identificar novas entidades químicas sem toxicidade celular com influência mínima de outros fatores externos.