研究揭示鸡视锥细胞中脂滴动态的调控机制

脂滴是一类从细菌到哺乳动物细胞保守的细胞器。它由磷脂单分子层包裹着疏水的中性脂组成。脂滴的动态变化与多种代谢疾病相关，如肥胖，，脂肪肝等。近年来，越来越多的研究发现脂滴与神经退行性疾病也密切相关。神经系统中，正常情况下神经细胞不储存脂滴，而胶质细胞储存脂滴。胶质细胞与神经细胞的交互作用参与神经退行性过程。那么，神经细胞为什么没有脂滴？如果神经细胞出现脂滴后有什么影响？中国科学院遗传与发育生物学研究所黄勋课题组前期以线虫为模式动物，发现了神经细胞中没有脂滴是因脂肪降解强于脂肪合成，且神经细胞出现脂滴对其抵抗神经退行性疾病具有保护作用。然而，鸟类的视锥细胞作为一种神经细胞在正常情况下就有脂滴。与其他细胞不同的是，鸟类的视锥细胞中有且只有一个脂滴，并特定分布在其内段的顶端。鸟类视锥细胞中的单个脂滴如何产生，对视锥细胞功能有什么影响，尚不清楚。

为了研究视锥细胞中的脂滴，黄勋研究组以鸡为模式动物，建立了视网膜体外组织培养和体外细胞培养系统。结合CRISPR基因编辑技术和微管聚合抑制剂，发现促脂滴融合蛋白CIDEA和微管参与了鸡视锥细胞中单个脂滴的形成。

进一步，该研究首次发现了中心粒蛋白Centrin在视锥细胞中除了定位在中心粒外还定位在脂滴上。Centrin通过其C端两个EF-hand结构域间接定位在脂滴上。通过BioID-蛋白质谱技术，该工作找到了帮助Centrin定位到脂滴上的蛋白SPDL1-L。SPDL1-L是SPDL1编码的一个长的蛋白异构体（long-isoform）。以往关于SPDL1的研究只关注其短的蛋白异构体（short-isoform）的功能，发现其通常分布在着丝粒或纺锤体两极。黄勋课题组首次报道了SPDL1-L的脂滴定位。通过CRISPR敲除等实验，该研究发现了Centrin-SPDL-1帮助脂滴定位在视锥细胞内段的顶端。

为了探究脂滴动态变化对视锥细胞功能的影响，该团队采用FDTD（Finite-Difference Time-Domain）技术模拟了光在脂滴数目或位置发生变化后的视锥细胞中的传播情况，发现了脂滴的数目和位置变化会改变视锥细胞的感光能力。

该研究揭示了鸡视锥细胞中脂滴动态的调控机制，提出了脂滴动态变化影响视锥细胞感光。相关研究成果在线发表在《发育细胞》（Developmental Cell）上。研究工作得到国家委员会和科学技术部的支持。