Sec14L6作为磷酸肌醇转运蛋白通过调控ER-脂滴间脂质转运介导脂滴生成新机制

《Nature Communications》：Sec14L6 is a phosphoinositide transporter that regulates phosphoinositide homeostasis and biogenesis of lipid droplets

本研究揭示了Sec14L6作为磷酸肌醇转运蛋白，通过与ACSL3和PGRMC1相互作用，调控内质网与脂滴间的PI4P/PI(4,5)P2稳态，从而影响脂滴生成和间充质干细胞成脂分化的新机制。该发现为代谢性疾病治疗提供了新靶点。

　　

在细胞代谢的核心舞台上，脂滴（Lipid Droplets, LDs）作为高度动态的细胞器，扮演着能量储存和代谢调节的关键角色。这些由中性脂质核心和磷脂单层构成的特殊结构，在内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）上诞生并成熟，与ER保持着密切的物理和功能联系。然而，长期以来，科学家们对于ER与LDs之间脂质转移的具体分子机制知之甚少，特别是磷酸肌醇（Phosphoinositides, PIPs）这类重要的信号脂质如何在两个细胞器间精确分布，更是领域内未解之谜。

磷酸肌醇，包括磷酸肌醇-4-磷酸（PI4P）和磷酸肌醇-4,5-二磷酸（PI(4,5)P₂），不仅是细胞膜的重要组成成分，更是调控膜动力学、信号转导和细胞器通讯的关键分子。近年来研究发现，LDs表面同样存在丰富的PIPs，提示这些脂质分子可能在LD生物学中发挥重要作用。但是，负责在ER与LDs之间转运PIPs的分子机器及其功能意义，仍有待阐明。

Sec14样蛋白（Sec14-like proteins, Sec14L）是一类保守的磷酸肌醇转移蛋白（PITPs），从酵母到人类均有同源物。与主要参与囊泡运输的酵母Sec14p不同，哺乳动物Sec14L蛋白家族成员（Sec14L1-6）具有更复杂的结构域组成和功能多样性。然而，Sec14L蛋白在LD动态调节中的具体作用，特别是它们是否以及如何参与LDs与ER间的脂质转运，仍不清晰。

为了回答这一科学问题，研究人员将目光聚焦于Sec14L家族中的一个特殊成员——Sec14L6。通过系统的功能研究，团队发现Sec14L6在LD生物发生中扮演着不可或缺的角色。当使用RNA干扰技术敲低Sec14L6表达后，HeLa细胞中LD的形成显著受损，这一现象在CRISPR-Cas9技术构建的Sec14L6基因敲除（Knockout, KO）细胞中得到进一步验证。透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）观察显示，Sec14L6缺失导致细胞内LD数量显著减少，残留的LD尺寸也较小。

机制探索方面，研究发现Sec14L6通过与LD生物发生关键因子ACSL3（Acyl-CoA Synthetase Long Chain Family Member 3）直接相互作用，被招募至LD表面。同时，ER膜蛋白PGRMC1（Progesterone Receptor Membrane Component 1）作为衔接蛋白，负责将Sec14L6招募至ER。这种精密的定位机制确保了Sec14L6能够恰如其分地分布于ER-LD接触界面。

靶向脂质组学分析揭示了Sec14L6缺失导致的深刻PIP稳态失衡：在Sec14L6-KO细胞的LDs中，PI4P和PI(4,5)P₂异常积累，而这些PIPs在ER中的水平却相应降低。体外实验直接证明，Sec14L6具有转运PI4P和PI(4,5)P_{2的能力，且这一功能依赖于其CRAL-TRIO结构域中的一个两性螺旋（Amphipathic Helix, AH）。}

功能回补实验进一步证实，野生型Sec14L6能够挽救Sec14L6-KO细胞中的LD形成缺陷，而脂质转移功能缺陷的突变体（如R45A/T213D）则无此能力。这些结果强有力地表明，Sec14L6通过其脂质转运活性，调控ER与LDs间的PIP稳态，从而促进LD的生物发生。

研究还发现，Sec14L6在人间充质干细胞（Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells, ADSCs）的成脂分化过程中发挥重要作用。抑制Sec14L6表达显著损害了ADSCs的成脂分化能力，减少了LD的形成和积累，影响了脂肪生成相关基因（如adipsin、aP2、leptin、C/EBPα和PPARγ）的表达。

本研究综合运用了基因编辑技术（CRISPR-Cas9）、蛋白质相互作用分析（免疫共沉淀、GST pull-down）、高分辨率活细胞成像、脂质组学、体外脂质转运实验、荧光共振能量转移（FRET）等多种先进技术方法，并使用了人源性细胞系（HeLa、HEK293T、HepG2、Huh7）和小鼠肝细胞（AML-12）以及人间充质干细胞等实验材料。

Sec14L6缺失损害脂滴形成

研究人员通过RNAi筛选发现，在多种Sec14L蛋白中，只有Sec14L6的缺失会显著抑制OA诱导的LD形成。这一现象在多种细胞系中得到验证，且特异性发生于LD生物发生被强烈刺激的条件下。Sec14L6-KO细胞中甘油三酯（Triglyceride, TG）水平降低，ER中TG积累，并伴随ER应激标志物（BiP和eIF2α/p-eIF2α）的上调。透射电镜确认Sec14L6缺失导致LD数量减少和尺寸变小。

ACSL3促进Sec14L6与脂滴的结合

Sec14L6本身主要定位于胞质，在ACSL3存在时被招募至LD表面。免疫共沉淀和体外结合实验证实Sec14L6与ACSL3直接相互作用，且这一相互作用由Sec14L6的CRAL-TRIO结构域和ACSL3的N端区域介导。ACSL3敲低减少了Sec14L6在LD组分中的含量，但不影响其在ER中的分布。

PGRMC1招募Sec14L6至内质网

质谱分析鉴定出PGRMC1作为与Sec14L6相互作用的ER膜蛋白。免疫共沉淀和体外实验证实了Sec14L6与PGRMC1的结合，且这一相互作用由Sec14L6的GOLD结构域和PGRMC1的C端区域介导。旁系同源蛋白PGRMC2不能招募Sec14L6，表明相互作用的特异性。PGRMC1敲低减少了Sec14L6在ER组分中的含量。

Sec14L6缺陷损害ER和LD的PIP稳态

靶向脂质组学显示，Sec14L6-KO细胞的LDs中PI4P和PI(4,5)P₂水平显著升高，而ER中这些PIPs水平降低。点印迹实验进一步验证了这一发现。其他甘油磷脂如PC、PE、PA和PI在LDs中的水平基本不变，PS水平轻微下降。

Sec14L6偏好性转运PI4P和PI(4,5)P₂

体外荧光脂质转运实验表明，Sec14L6能有效转运PI4P和PI(4,5)P₂，其CRAL-TRIO结构域转运活性高于全长蛋白。脂质体沉降实验显示Sec14L6能结合含PI4P的脂质体，但对含PI的脂质体结合较弱。Sec14L6对PS有较低但显著的转运活性，而对PC、PE、PA无显著转运能力。

Sec14L6的脂质转移活性对脂滴生物发生至关重要

序列比对发现，Sec14L6中与PI结合相关的残基（R45和T213）在进化上保守，而与PC结合相关的残基不保守。PI结合缺陷突变体（R45A/T213D）丧失了PIPs结合和转运能力，且无法回补Sec14L6-KO细胞的LD形成缺陷。CRAL-TRIO结构域中保守疏水残基的点突变也损害了Sec14L6的脂质转运活性和功能。

Sec14L6促进脂肪来源间充质干细胞的成脂分化

在ADSCs成脂分化模型中，Sec14L6敲低显著抑制了LD的形成和脂肪生成相关基因的表达，效果与已知的成脂分化关键因子（Seipin、FTO）敲低相似。PGRMC1敲低也损害了成脂分化，但程度较轻。

本研究揭示了Sec14L6作为磷酸肌醇转运蛋白，通过与ACSL3和PGRMC1形成功能复合物，调控ER与LDs间PI4P和PI(4,5)P₂的稳态平衡，从而促进LD生物发生和干细胞成脂分化的新机制。该发现不仅深化了对LD生物发生分子机制的理解，也为代谢性疾病如肥胖、脂肪肝等的治疗提供了新的潜在靶点。

值得注意的是，与广泛存在于真核生物中的ORP5/8不同，Sec14L6特异性地存在于大型哺乳动物中，提示其在高等生物能量代谢调节中可能具有特殊意义。Sec14L6与ORP5在LD生物发生中的非冗余功能，以及它们可能存在的功能协同，为理解不同物种间LD调控网络的进化提供了新视角。

这项发表于《Nature Communications》的研究，填补了ER-LD间脂质转运机制的关键空白，为细胞器间脂质流动的调控提供了新的理论框架，对理解能量代谢稳态维持和代谢性疾病发病机制具有重要启示。