Lipid droplet Struktur-Zusammensetzung-Funktionsbeziehung in der Physiologie und Pathophysiologie

• Antragstellerin: Julia Mahamid, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538651361

Lange Zeit wurde angenommen, dass in lipid droplets (LDs, Lipidtröpfchen) gespeicherte Triglyceride (TGs) und Cholesterinester (CES) in einem amorphen flüssigen Zustand vorliegen. Mithilfe modernster Kryo-Elektronenmikroskopie von Zellen haben wir jedoch kürzlich gezeigt, dass LDs flüssigkristalline Strukturen aufweisen können. Nährstoffmangel oder vermehrte Membranbiosynthese stimulieren den Verbrauch von TGs aus LDs, was zu einer Anreicherung von CE und seinem anschließenden Phasenübergang in Flüssigkristalle führt, welches mit dem bekannten CE-Phasenverhalten in vitro übereinstimmt. Wir gehen davon aus, dass die Strukturübergänge eine Folge unterschiedlicher Lipidzusammensetzungen sind, die sich aus dynamischen Stoffwechselbedürfnissen und Wechselwirkungen mit Zellorganellen ergeben, was letztendlich zu unterschiedlichen LD-Populationen innerhalb der Zelle führen. Wir erwarten außerdem, dass die strukturellen Phasenübergänge die Organisation und Packung der Phospholipid-Monoschicht der LD-Oberfläche beeinflussen und sich folglich auf die Bindung von Stoffwechselenzymen oder Lipidtransferproteinen an der LD-Oberfläche und auf Membrankontaktstellen mit anderen Zellorganellen auswirken. Gemeinsam mit den Partnern dieser FOR mit der Expertise in zellulärer LD-Strukturbiologie, Zellbiologie, Proteom- und Lipidom-Analysen, chemische Biologie sowie Mausmodellen, werden wir interdisziplinär folgende Fragen beantworten: Wie reagieren das LD-Oberflächenlipidom und -Proteom auf strukturelle Kernlipid Phasenübergänge? Wie beeinflusst dies mechanistisch die vielseitigen zellulären LD-Funktionen? Und wie hoch ist die Prävalenz und Relevanz flüssigkristalliner LDs in Tiermodellen im gesunden und erkrankten Gewebe. Dieses Projekt wird aufzeigen, wie bei verschiedenen metabolischen Zuständen der Zelle, die innere LD-Struktur LD-Funktionen, und somit zentrale Knotenpunkte zellulärer Lipidflüsse, beeinflussen kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5815: Strukturelle und funktionelle Heterogenität von lipid droplets