Publisher

ANTISPUBLISHERANTISPUBLISHER

Journal Journal of Medical Genetics and Clinical BiologyJournal of Medical Genetics and Clinical Biology Abstract

Tujuan penelitian ini adalah untuk mendefinisikan faktor-faktor molekuler dan struktural yang menentukan selektivitas LPCAT3 terhadap arachidonoyl-CoA dan preferensinya untuk memasukkan asam arachidonat pada posisi sn-2 dari lisofosfolipid. Metode yang digunakan adalah ekspresi LPCAT3 pada sel mamalia, dan fraksi membran digunakan untuk analisis kinetika keadaan tetap dengan 1- dan 2-acyl-lisofosfatidilkolin dan donor acil-CoA yang berbeda. Mutagenesis yang dipandu struktur menargetkan residu terowongan dan kantong samping (L217A, F265A, L217A/F265A, H376A). Docking dan dinamika molekular dilakukan pada LPCAT3 liar dan mutan. Sel-sel yang kekurangan LPCAT3 kemudian dikomplementasi dengan varian yang dipilih dan dianalisis menggunakan lipidomika pelacakan isotop dan pembacaan fungsional. Hasil penelitian menunjukkan bahwa LPCAT3 liar menunjukkan efisiensi katalitik maksimal untuk arachidonoyl-CoA (Km 5,2 ± 0,8 µM, kcat/Km ditetapkan sebagai 1,0) dan efisiensi yang lebih rendah untuk 22:6-, 18:1- dan 16:0-CoA (kcat/Km relatif 0,70, 0,40, dan 0,25, masing-masing). Tingkat awal terhadap 1-acyl-lisofosfatidilkolin sekitar lima kali lebih tinggi daripada untuk 2-acyl-lisofosfatidilkolin, dengan 92 ± 3% dari arachidonat yang terinkorporasi berada di posisi sn-2. Mutasi L217A, F265A, dan L217A/F265A meningkatkan Km untuk arachidonoyl-CoA hingga sekitar 25 µM dan mengurangi kcat/Km relatif menjadi 0,10, sambil mengurangi pengayaan sn-2 menjadi sekitar 55-65%. Pada sel yang kekurangan LPCAT3, arachidonoyl-PC total meningkat dari 0,11 ± 0,02 (vektor) menjadi 0,41 ± 0,04 (liar) tetapi hanya menjadi 0,17-0,24 dengan mutan terowongan/kantong samping. Keunikan penelitian ini adalah terowongan acil-CoA dan kantong samping hidrofobik LPCAT3 berfungsi sebagai alur struktural rantai asam arachidonat yang bengkok untuk mengikatnya dengan afinitas tinggi dan penempatan spesifik pada posisi sn-2. Gangguan arsitektur ini mengurangi pengembangan arachidonoyl-PC dan kemampuan sinyal lipid hilir, yang menunjukkan bahwa LPCAT3 adalah persimpangan mekanistik dalam mengatur konten membran PUFA dan sinyal yang tergantung pada arachidonat.

Conclusion

Penelitian ini menjelaskan mekanisme di mana LPCAT3 mendiskriminasi terhadap memasukkan arachidonoyl-CoA ke dalam fosfatidilkolin selama pemodelan ulang fosfolipid dan alasan mengapa proses ini sangat condong pada situs sn-2.Sebuah rangkaian determinan di terowongan donor acil dan kantong samping, yang secara selektif mengenali struktur bengkok asam arachidonat, diidentifikasi menggunakan metode yang menggabungkan ekspresi rekombinan, kinetika kuantitatif, mutagenesis yang dipandu struktur, pemodelan molekular, dan lipidomika seluler.Mutasi yang diprediksi di daerah-daerah ini mengganggu afinitas arachidonoyl-CoA, efisiensi katalitik, dan selektivitas posisional, menyarankan bahwa LPCAT3 adalah cetakan stereokimia yang cocok dengan donor dan penerima substrat untuk memfasilitasi reaksi transfer acil sn-2 yang sukses.Sejalan dengan mekanisme ini, sel-sel yang mengekspresikan versi yang terganggu selektivitasnya menunjukkan pengayaan spesies arachidonoyl-PC yang berkurang dan keluaran hilir yang berkurang yang terkait dengan ketersediaan arachidonat, seperti pelepasan mediator lipid yang diinduksi stimulus dan kerentanan terhadap peroksidasi lipid.Secara kolektif, hasil-hasil ini menghubungkan struktur LPCAT3 dengan kinetika pemodelan ulang dan homeostasis fosfolipid arachidonoyl seluler.Struktur mekanistik ini akan digunakan untuk mendukung penargetan rasional LPCAT3 untuk menyesuaikan komposisi PUFA membran dan fenotipe terkait peradangan, metabolik, dan jenis ferroptosis.

Future Research

Berdasarkan hasil penelitian ini, ada beberapa saran penelitian lanjutan yang dapat dilakukan. Pertama, penelitian lebih lanjut dapat dilakukan untuk menyelidiki implikasi fisiologis dan patologis dari LPCAT3 dalam mengatur proses penting dalam tubuh, seperti lipoprotein metabolisme, stres ER, peradangan, dan resistensi insulin. Kedua, studi longitudinal pada penyakit metabolik dan peradangan, serta ferroptosis di hati dan usus, dapat dilakukan untuk menguji apakah penargetan farmakologis kantong samping LPCAT3 dapat dengan aman mengubah konten arachidonoyl-PC, sintesis eicosanoid, dan kerentanan terhadap ferroptosis dalam kondisi klinis yang relevan. Ketiga, strategi ini dapat diterapkan pada isoform LPCAT lainnya untuk menentukan apakah motif struktural serupa merupakan dasar dari preferensi rantai acil mereka yang berbeda dan apakah dengan membuat model knock-in hewan dengan mutasi terowongan atau kantong samping yang halus yang dapat secara selektif mempengaruhi selektivitas posisional, tetapi tidak aktivitas. Model-model ini kemudian harus dikombinasikan dengan studi longitudinal untuk menguji apakah penargetan kantong samping LPCAT3 dapat secara aman mengubah komposisi PUFA membran dan fenotipe terkait peradangan, metabolik, dan jenis ferroptosis.

References

1. Deficiency in Lysophosphatidylcholine Acyltransferase 3 Reduces Plasma Levels of Lipids by Reducing Lipid... gastrojournal.org/retrieve/pii/S0016508515010069Deficiency in Lysophosphatidylcholine Acyltransferase 3 Reduces Plasma Levels of Lipids by Reducing Lipid gastrojournal retrieve pii S0016508515010069
2. Small Intestine but Not Liver Lysophosphatidylcholine Acyltransferase 3 (Lpcat3) Deficiency Has a Dominant... jbc.org/retrieve/pii/S0021925820413171Small Intestine but Not Liver Lysophosphatidylcholine Acyltransferase 3 Lpcat3 Deficiency Has a Dominant jbc retrieve pii S0021925820413171
3. Phospholipid Remodeling in Physiology and Disease | Annual Reviews. phospholipid remodeling physiology... doi.org/10.1146/annurev-physiol-020518-114444Phospholipid Remodeling in Physiology and Disease Annual Reviews phospholipid remodeling physiology doi 10 1146 annurev physiol 020518 114444

Metadata

File size	1.28 MB
Pages	19
DMCA	Report