核受体信号调控磷脂酰胆碱重塑助力热敏性脂滴融合：解锁脂肪代谢关键机制

为探究脂滴（LD）膜在融合中的作用，首都师范大学研究人员以秀丽隐杆线虫为模型，研究核受体信号对磷脂酰胆碱重塑的调控。结果发现 DAF-12 信号调节膜重塑和流化促进 LD 融合，且人 LPCAT3 有相似功能，为理解哺乳动物 LD 融合机制提供依据。

　　在生命的微观世界里，脂肪的存储和代谢一直是科学家们关注的焦点。脂滴（Lipid Droplet，LD）作为细胞中储存脂肪的重要细胞器，其融合过程对细胞脂肪存储起着关键作用。然而，目前关于 LD 融合的机制仍存在诸多谜团。比如，在哺乳动物细胞中，虽然发现了两种 LD 融合模式 —— 脂质转移（atypical fusion）和直接融合（coalescence 或 typical fusion），但 LD 膜在这些过程中究竟如何发挥作用，科学家们还知之甚少。同时，环境温度对这两种融合过程的影响也不清楚，而且由于多种与脂肪代谢相关的过程同时发生，使得研究人员难以准确探究 LD 融合的具体机制。

为了揭开这些谜团，首都师范大学生命科学学院的研究人员开展了深入研究。他们以秀丽隐杆线虫为研究模型，围绕核受体信号对 LD 融合的调控机制展开探索。研究发现，细胞色素 P450 蛋白 CYP-37A1 的缺失会导致核受体 DAF-12 的去抑制，进而促进热敏性 LD 融合。进一步研究表明，DAF-12 可上调七种脂肪酸去饱和酶（FAT-1 至 FAT-7）和溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶 3（LPCAT3）同源物 MBOA-6 的转录和 LD 定位。这些酶靶向 LD 后，会增加含有 ω-3 C₂₀多不饱和脂肪酸的磷脂酰胆碱（PC）的含量，而 ω-3 C₂₀-PC 能够增加 LD 膜的流动性，这对热敏性融合至关重要。此外，研究人员还发现人 LPCAT3 也能定位到 LDs，在人类细胞中正向调节 LD 大小，并在秀丽隐杆线虫中促进热敏性 LD 融合。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为深入理解脂肪代谢的分子机制提供了重要依据，也为相关疾病的研究和治疗开辟了新的方向。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先是基因编辑技术，利用 CRISPR/Cas9 创建特定基因的缺失突变体，精准探究基因功能；其次是脂质分析技术，通过气相色谱（GC）测量脂肪酸组成、脂质组学分析磷脂成分，了解脂肪代谢变化；还有成像技术，如共聚焦成像、透射电子显微镜（TEM）等，用于观察蛋白定位和脂滴形态，从多个层面揭示 LD 融合的机制。

研究结果具体如下：

• CYP-37A1 和 DAF-12 调节 ω-3 C₂₀ PUFA 水平和脂肪酸去饱和酶基因的转录：通过 GC 测量脂肪酸组成和 qRT-PCR 检测基因表达，发现 CYP-37A1 和 DAF-12 可调节 ω-3 C₂₀ PUFA 水平以及 FAT-1、FAT-2、FAT-3、FAT-5 和 FAT-7 等基因的转录，且这些变化与融合能力相关。
• ω-3 C₂₀ PUFA 合成的 FAT 去饱和酶和磷脂重塑的 MBOA-6/LPCAT3 酶对热敏性 LD 融合至关重要：通过筛选 cyp-37A1 抑制突变体、构建基因敲除模型以及进行脂肪酸补充实验，证实 ω-3 C₂₀ PUFAs 尤其是 C₂₀:4n3 在支持热敏性融合中作用显著，MBOA-6 是热敏性融合所需的主要磷脂重塑酶。
• CYP-37A1 和 DAF-12 调节去饱和酶和 MBOA-6 向 LD 的靶向定位：利用转基因技术表达融合蛋白，结合体内共聚焦成像、免疫金标记和 TEM 等技术，发现 CYP-37A1 和 DAF-12 可定量调节 FAT 去饱和酶和 MBOA-6 向 LD 膜的靶向定位。
• CYP-37A1 和 DAF-12 通过去饱和酶和 MBOA-6 调节 C₂₀ PUFA-PC/PE 水平和 LD 膜流动性：对纯化的 LD 进行脂质组学分析和荧光恢复实验（FRAP），表明 CYP-37A1 和 DAF-12 可调节 C₂₀ PUFA-PC/PE 水平，且 C₂₀ PUFA-PC 能增加 LD 膜流动性。
• 降低 LD 膜流动性减弱热敏性融合：使用二甲基亚砜（DMSO）处理线虫，结合 FRAP 实验和油红 O 染色，发现降低 LD 膜流动性可抑制热敏性融合，且该抑制作用具有剂量依赖性。
• 将 ω3 去饱和酶 FAT-1 或 MBOA-6 靶向到 LDs 增强热敏性融合：构建转基因线虫，使其表达与 LD 标记蛋白融合的 MBOA-6 或 FAT-1，结果显示靶向 MBOA-6 或 FAT-1 到 LDs 可诱导融合表型。
• 人 LPCAT3 定位于 LDs 并正向调节 LD 大小和热敏性 LD 融合：在人 HEK293T 细胞系中表达 FADS2-GFP 和 LPCAT3-GFP 融合蛋白，以及构建表达 LPCAT3::GFP 的转基因秀丽隐杆线虫，发现人 LPCAT3 能定位于 LDs，在人细胞中调节 LD 大小，在秀丽隐杆线虫中促进热敏性 LD 融合。

研究结论表明，核受体 DAF-12 信号通过调节 FAT 去饱和酶和 MBOA-6 的转录及 LD 靶向定位，增加 ω-3 C₂₀ PUFA-PC/PE 水平，提高 LD 膜流动性，从而促进保守的热敏性 LD 融合。此外，人 LPCAT3 与 MBOA-6 功能相似，在 LD 融合中发挥重要作用。这一研究揭示了一种由核受体信号调节的磷脂重塑机制，为理解脂肪代谢的调控提供了新视角。不过，研究也存在一些局限性，例如未能解释为何 ω-3 C₂₀-PC/PE 比 ω-6 C₂₀-PC/PE 更有利于融合，以及 MBOA-6/LPCAT3 和 FAT 去饱和酶从内质网转移到 LD 的具体机制尚未明确。尽管如此，该研究依然为后续深入研究脂肪代谢相关疾病，如 Bietti 结晶性视网膜营养不良（BCD）等，奠定了坚实的理论基础，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。