Слишком большие липидные капли: когда хорошего слишком много

Внутриклеточные запасы жира, известные как липидные капли, увеличиваются вместе с ростом ожирения. Они представляют собой клеточный парадокс: с одной стороны, они полезны, так как изолируют жир в нетоксичных органеллах, а с другой — слишком крупные липидные капли связаны с ожирением и сопутствующими рисками для здоровья.

До недавнего времени было мало известно о факторах, регулирующих размер липидных капель. Исследование из Института медицинских исследований Стоуэрс, опубликованное в Journal of Cell Biology, выявило у круглых червей (C. elegans) два белка, необходимых для значительного увеличения липидных капель. Работа лаборатории доцента Хо Йи Мака проливает свет на молекулярные процессы, связанные с метаболизмом жиров.

У червей и млекопитающих липидные капли — это эволюционно консервативные структуры, запасающие клеточный жир в виде триглицеридов. Ранее было показано, что ферменты, синтезирующие триглицериды, расположены в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР), который часто контактирует с каплями.

Команда Мака использовала мутантных червей с аномально крупными липидными каплями. Генетический скрининг показал, что нарушение работы двух генов, кодирующих белки FATP1 и DGAT2, возвращало капли к нормальному размеру. Биохимический анализ выявил, что эти белки, катализирующие последовательные этапы синтеза триглицеридов, образуют белковый комплекс. Это указывает на их совместное действие, необходимое для формирования крупных капель.

Визуализация показала, что FATP1 находится в мембранах ЭР, а DGAT2 — на поверхности липидных капель, создавая анатомическую связь между ними.

Эксперименты на культивируемых клетках млекопитающих, экспрессирующих мышиные версии FATP1 и DGAT2, подтвердили эволюционную сохранность механизма. При добавлении в среду жирных кислот («кормлении клеток пиццей») эти белки действовали синергически, позволяя клеткам запасать больше жира и увеличивать размер капель.

Мак предостерегает, что простое инактивирование FATP1 и DGAT2 — не панацея от набора веса. Формирование липидных капель — защитный механизм. Невозможность изолировать жир в капли может вызвать клеточный стресс и инсулинорезистентность. Крупные капли в тканях — это уже попытка справиться с вредным избытком жира.

Токсичные состояния, ведущие к болезням вроде диабета, могут возникать, когда жировые депо больше не могут расширяться. При этом у спортсменов на выносливость крупные липидные капли в мышцах служат богатым локальным источником энергии.

Дальнейшие исследования будут направлены на изучение того, как потребление питательных веществ регулирует активность комплекса FATP1-DGAT2 и, следовательно, размер капель. «Наша цель — выяснить, становится ли комплекс FATP1-DGAT2 более активным после того, как вы съели Биг Мак или кусок яблочного пирога», — говорит Мак.