Аленка Чопич — Нацеливание модельной амфипатической спирали на липидные капли

Липидные капли (ЛК) — это динамичные органеллы, играющие важную роль в клеточном липидном гомеостазе и участвующие во многих патологиях человека (ожирение, диабет, рак и др.); однако механизмы селективного нацеливания белков на ЛК для обеспечения их функционирования изучены недостаточно. Многие белки ЛК взаимодействуют с ЛК посредством амфипатических спиралей (АМС), которые могут опосредовать прямое и обратимое связывание с липидными поверхностями, а также присутствуют во многих белках, не относящихся к ЛК. Мы используем уникально длинную и монотонную АМС, обнаруженную в белке ЛК млекопитающих перилипине 4, для исследования физико-химических свойств поверхности ЛК. Мы показываем, что этот AH не имеет структуры в растворе, но может принимать сильно спиральную конформацию на протяжении сотен аминокислот при контакте с липидной поверхностью. Регулярность его аминокислотной последовательности позволяет нам вводить тонкие мутации, повторяющиеся по всей длине спирали, чтобы определить параметры, важные для направленного связывания AH с клеточными липидными каплями (ЛК). С помощью этого мутагенного подхода мы показываем, что ЛК относительно хорошо пропускают AH, что предполагает наличие поверхности с множеством дефектов упаковки липидов, в соответствии с предсказанным поведением фосфолипидного монослоя на нейтральном липидном ядре (Bacle et al., 2017, Biophys J, 112:1417). Мы показываем, что длина AH, гидрофобность и заряд влияют на связывание с ЛК. Однако небольшое увеличение гидрофобности AH, приводящее к улучшению локализации в ЛК, также делает их более неспецифичными для связывания с другими клеточными компартментами. Эти результаты позволяют предположить, что физико-химические свойства перилипина 4 AH точно настроены на специфичность к липидным каплям (ЛК). В условиях in vitro мы обнаружили, что очищенный AH дикого типа плохо связывается с бислойными мембранами. В отличие от этого, он эффективно взаимодействует с нейтральными липидами и способен образовывать небольшие равномерно покрытые масляные капли. Соответственно, сверхэкспрессия этого AH в клетках компенсирует снижение стабильности ЛК, связанное с истощением фосфолипидов. Мы предполагаем, что, замещая фосфолипидный монослой, перилипин 4 может играть важную роль в стабилизации ЛК, когда фосфолипиды находятся в дефиците, например, в периоды роста ЛК.