Identification and characterization of Drosophila lipid droplet-associated proteins

Beller, Mathias

Essentieller Bestandteil der organismischen Energie-Homöostase ist die Einlagerung von Speicherfett (Triazylglyzerol/TAG) im Fettspeichergewebe in Form von intrazellulären Lipidtröpfchen (LT). Diese besitzen einen stereotypen Aufbau aus einem hydrophoben Speicherfett-Kern der von einer Phospholipid-Einzelmembran mit assoziierten Proteinen umgeben ist. Diese Proteine werden ingesamt als Lipidtröpfchen-Proteom (LTP) bezeichnet von dem für einzelne Vertreter in Vertebraten eine regulatorische Funktion in der Fettspeicherung demonstriert wurde. Die vorliegende Arbeit charakterisiert die evolutionär konservierte Funktion eines Vertreters des LTP, des Perilipin-verwandten Drosophila PAT-Domänen Proteins LSD-2. Ebenso wie Perilipin-mutante Mäuse sind Lsd-2 mutante Fliegen dünn, wohingegen die Überexpression von LSD-2 im Fettspeichergewebe zu einer dosis-abhängigen Zunahme des organismischen TAG-Gehalts führt. Die Studien an LSD-2 belegen die konservierte funktionelle Bedeutung der LT-Oberfläche für die Fettspeicherung in Drosophila. Um die Zusammensetzung des LTP zu bestimmen, wurden die Proteine isolierter Tröpfchen aus larvalem Fettspeichergewebe von Fliegen unterschiedlichem Speicherfettgehalts mittels Massenspektroskopie systematisch untersucht. Insgesamt wurden 271 Proteine identifiziert, die den metabolisch aktiven Charakter dieser Organellen widerspiegeln. Transfektionsexperimente mit GFP-markierten Kandidatenproteinen in Zellkultur bestätigen ihre LT-Assoziation in vivo und legen eine Heterogenität der LT-Population in einzelnen Zellen nahe, die möglicherweise auf eine funktionelle Spezialisierung einzelner LT hindeutet.

An essential component of organismic energy homeostasis is the incorporation of storage fat (triacylglycerol/TAG) in intracellular lipid droplets (LD) in fat storage tissues. LD share a stereotyped structure of a hydrophobic storage fat core surrounded by a phospholipid monolayer and associated proteins which form the lipid droplet-associated proteome (LDP). A regulatory function in fat storage has been demonstrated for certain vertebrate members of the LDP. This study characterizes the evolutionary conserved function of a member of the LDP, the Drosophila Perilipin-like PAT-domain protein LSD-2. As observed in Perilipin mutant mice, Lsd-2 mutant flies are lean, whereas fat storage tissue specific overexpression of LSD-2 causes a dosage-dependant increase of the organismic TAG-content. The studies provide evidence for the conserved functional potential of the lipid droplet surface for TAG-storage in Drosophila. In order to assess the LDP composition in a systematic manner, the proteins from isolated LDs from larval fat storage tissue of individuals with different TAG-content were investigated by mass spectroscopy. In total, 271 proteins were identified, reflecting the metabolically active character of these cellular organelles. Tissue culture transfection studies with GFP-tagged candidate proteins confirm their LD-association in vivo and imply heterogeneity of the lipid droplet population in individual cells indicating functional specialization of single LDs.

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Beller, Mathias: Identification and characterization of Drosophila lipid droplet-associated proteins. 2005.

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