ステアロイル-CoAデサチュラーゼ1は3T3-L1脂肪細胞における膜脂質組成の重要な決定因子である

Stearoyl-CoA Desaturase 1 Is a Key Determinant of Membrane Lipid Composition in 3T3-L1 Adipocytes.

• Sergio Rodriguez-Cuenca
• Lauren Whyte
• Rachel Hagen
• Antonio Vidal-Puig
• Maria Fuller

抄録

ステアロイル-CoA デサチュラーゼ 1 (SCD1) は、膜脂質恒常性の調節に重要なリポジェニック酵素です。SCD1は、一価不飽和脂肪酸への炭素数12～19の飽和脂肪酸のΔ9脱飽和を触媒する。細胞脂質組成におけるその影響を理解するために、我々は3T3-L1脂肪細胞におけるSCD1の遺伝子アブレーションが膜ミクロドメイン脂質組成に及ぼす影響を種特異的レベルで調査した。液体クロマトグラフィー/エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析法を用いて、3T3-L1 脂肪細胞におけるセラミド、モノ、ジ、トリヘキソシルセラミド、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルグリセロール、ビス（モノアシルグリセロ）ホスフェート、ホスファチジルイノシトール、コレステロールの 70 種を定量したところ、siRNA により scd1 の mRNA 発現が 90%減少した。コレステロール含量は変化しなかったが、他の脂質が減少した結果、コレステロールが膜中の脂質の高い割合を占めるようになった。これは、膜の側方拡散の減少と関連していた。また、セラミド、モノおよびジヘキソシルセラミド、スフィンゴミエリンの比率が24:0から24:1に増加したことも、膜の側方拡散の減少に寄与していると考えられた。特に、アラキドン酸を含むリン脂質の減少が観察された。このアシル鎖の構造的柔軟性の高度を考えると、これは膜の横方向の拡散に影響を与え、おそらくLands'サイクル酵素lpcat3とmboat7の転写活性化に責任があります。リピドームのこれらの深遠な変化に関連して、膜の生物物理的特性の部分的な維持を確実にするための適応的な恒常性メカニズムは、おそらく転写後のレベルで発生することを示唆している、成熟した分化した脂肪細胞における遺伝子発現の劇的な変化を伴っていなかった。

Stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1) is a lipogenic enzyme important for the regulation of membrane lipid homeostasis; dysregulation likely contributes to obesity associated metabolic disturbances. SCD1 catalyses the Δ9 desaturation of 12-19 carbon saturated fatty acids to monounsaturated fatty acids. To understand its influence in cellular lipid composition we investigated the effect of genetic ablation of SCD1 in 3T3-L1 adipocytes on membrane microdomain lipid composition at the species-specific level. Using liquid chromatography/electrospray ionisation-tandem mass spectrometry, we quantified 70 species of ceramide, mono-, di- and trihexosylceramide, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylglycerol, bis(monoacylglycero)phosphate, phosphatidylinositol and cholesterol in 3T3-L1 adipocytes in which a 90% reduction in scd1 mRNA expression was achieved with siRNA. Cholesterol content was unchanged although decreases in other lipids resulted in cholesterol accounting for a higher proportion of lipid in the membranes. This was associated with decreased membrane lateral diffusion. An increased ratio of 24:0 to 24:1 in ceramide, mono- and dihexosylceramide, and sphingomyelin likely also contributed to this decrease in lateral diffusion. Of particular interest, we observed a decrease in phospholipids containing arachidonic acid. Given the high degree of structural flexibility of this acyl chain this will influence membrane lateral diffusion, and is likely responsible for the transcriptional activation of Lands' cycle enzymes lpcat3 and mboat7. Of relevance these profound changes in the lipidome were not accompanied by dramatic changes in gene expression in mature differentiated adipocytes, suggesting that adaptive homeostatic mechanisms to ensure partial maintenance of the biophysical properties of membranes likely occur at a post-transcriptional level.