Information

Bezieht sich die Terminologie für Veränderungen des Membranpotentials auf additive oder multiplikative Veränderungen?


Ist das Membranpotential nur die Anzahl der mV, oder ist es inwieweit es sich von 0 unterscheidet?

Beispiel: Wenn der mV von -40 bis -60 geht, können Sie Folgendes sagen:

  • Das Membranpotential sinkt, weil die Anzahl der mV abnimmt (von -40 auf -60) oder
  • Das Membranpotential steigt, weil die Differenz zu 0 zunimmt (von 40 auf 60)?

Hinweis für andere: Bei dieser Frage geht es anscheinend eher um die Terminologie als um die Biophysik hinter dem Membranpotential.

Wenn die Begriffe "Zunahme" und "Abnahme" in Bezug auf das Membranpotential verwendet werden, beziehen sie sich auf additive Potenzialänderungen, nicht auf multiplikative Veränderungen oder Auswirkungen auf den Absolutwert. Der Standard besteht darin, das Potenzial im Inneren einer Zelle mit dem Potenzial außerhalb einer Zelle in Beziehung zu setzen (ein negatives Potenzial bedeutet also, dass das Innere negativer ist als das Äußere; Potenziale in der Biologie sind immer relativ, genau wie in der Physik).

Daher bedeutet eine Verringerung des Membranpotentials, dass der Wert des Potentials negativer wird, und eine Erhöhung des Membranpotentials bedeutet, dass der Wert des Potentials positiver wird. Die Änderungen am Absolutwert des Potenzials hängen nur davon ab, wo Sie beginnen.

Andere Begriffe, die klarer zu verwenden sind, sind Hyperpolarisation und Depolarisation, wobei sich Hyperpolarisation immer darauf bezieht, dass das Membranpotential negativer wird als Ruhe, und Depolarisation bezieht sich darauf, dass das Membranpotential positiver wird als Ruhe. Repolarisation wird insbesondere im Zusammenhang mit Aktionspotentialen auch verwendet, um Spannungsänderungen in Richtung der Hyperpolarisation zu bezeichnen, wenn die Zelle gerade depolarisiert ist.


Keine Veränderungen der Membranfluidität, aber proteotoxischer Stress löst Hitzeschock-Proteinexpression aus Chlamydomonas reinhardtii

M. Schroda, Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland.

Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland

Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland

Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland

Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland

Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland

Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland

Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland

M. Schroda, Molekulare Biotechnologie & Systembiologie, TU Kaiserslautern, Paul-Ehrlich Straße 23, D-67663 Kaiserslautern, Deutschland.


Zustands-/Phasenübergänge, Eisrekristallisation und Qualitätsänderungen in gefrorenen Lebensmitteln, die Temperaturschwankungen ausgesetzt sind

Die Marktnachfrage nach erschwinglichen Tiefkühlprodukten ist aufgrund der Veränderungen im Lebensstil der Verbraucher gestiegen. Die Qualität von Tiefkühlkost muss während der Produktion, Lagerung, des Transports und des Vertriebs erhalten bleiben. Jüngste Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie des Einfrierens von Lebensmitteln haben zu einer Verbesserung der Qualität von gefrorenen Lebensmitteln geführt. Beispiele hierfür sind die Kontrolle der Eiskeimbildung (durch Frostschutzproteine ​​und Eiskeimbildungsmittel) und Fortschritte bei Gefriertechnologien (wie elektrisches und magnetisches Einfrieren). Fortschritte in der Technologie von Tiefkühlkost-Verteilungssystemen (wie die Verwendung von Zeit-Temperatur-Indikatoren) haben die Lieferung hochwertiger, hochwertiger und sicherer Tiefkühlkost an die Verbraucher ermöglicht. Beim Umgang mit Tiefkühlkost treten jedoch unvermeidbare Temperaturschwankungen auf. Zustands- und Phasenübergänge in gefrorenen Lebensmitteln führen zu Eisrekristallisation und Qualitätsänderungen und erfordern optimierte Managementstrategien wie verpackungsbasierte und standortbasierte Ansätze. Daher ist ein Verständnis der Eisrekristallisation in gefrorenen Lebensmitteln, insbesondere der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Lebensmittelmatrices, wichtig. In diesem Review bewerten wir den Einfluss von Temperaturschwankungen und Eisrekristallisation auf die Qualität von Tiefkühlkost, basierend auf charakteristischen thermischen Übergängen.

Dies ist eine Vorschau von Abonnementinhalten, auf die Sie über Ihre Institution zugreifen können.


Einführung

Der Neokortex von Säugetieren ist ein massiv miteinander verbundenes synaptisches Netzwerk. Die überwiegende Mehrheit der exzitatorischen Synapsen auf kortikalen exzitatorischen Neuronen stammt von anderen kortikalen exzitatorischen Neuronen (Braitenburg und Shüz, 1998 Binzegger et al., 2004 Douglas und Martin, 2004). Eine Folge der enormen rekurrenten Konnektivität des Neokortex ist die Fähigkeit, gemusterte Netzwerkaktivitäten zu initiieren und aufrechtzuerhalten, selbst wenn keine sensorische Stimulation, wie zum Beispiel während des Ruheschlafs und der Anästhesie, praktisch ausfällt. Während dieser Ruheperioden durchläuft der gesamte Neocortex langsame, synchronisierte Übergänge zwischen starker synaptischer Aktivität (Up-Zustände) und relativer Stille (Down-Zustände). Dieser Wechsel (<ߡ Hz) zwischen Up- und Down-Zuständen bildet die langsame Schwingung.

Das Auftreten der langsamen Oszillation ist durch intrazelluläre und extrazelluläre Aufzeichnung und Bildgebung in verschiedenen experimentellen Präparaten, einschließlich anästhesierter, natürlich schlafender und ruhender wacher Tiere, gut dokumentiert. Große Fortschritte wurden bei der Aufdeckung der Zell- und Netzwerkmechanismen gemacht, die an diesem weit verbreiteten Phänomen beteiligt sind. Mehrere mechanistische Merkmale der langsamen Oszillation müssen jedoch noch erforscht werden, insbesondere die Initiierung und Beendigung von Up-Zuständen und die Rolle subkortikaler Strukturen bei der Aufrechterhaltung und Stimulation der langsamen Oszillation im Kortex. Darüber hinaus ist nur sehr wenig über die funktionellen Rollen der langsamen Oszillation und die genaue Beziehung zwischen Up-Zuständen und aktivierten Zuständen des wachen Kortex bekannt.

In diesem Aufsatz gebe ich einen umfassenden Überblick über die Mechanismen und Funktionen der langsamen Oszillation in Kortex und Thalamus und zeige auch Bereiche auf, die weiterer Untersuchung bedürfen. Ich betrachte zunächst die Phänomenologie der langsamen Oszillation in Kortex und Thalamus. Dann bespreche ich die Zell- und Netzwerkmechanismen, von denen angenommen wird, dass sie an der Initiierung, Persistenz und Beendigung von Up-Zuständen beteiligt sind. Dann betrachte ich die Beteiligung subkortikaler Strukturen an der Modulation oder Vermittlung der langsamen Oszillation im Kortex. In der zweiten Hälfte des Aufsatzes diskutiere ich die mutmaßlichen funktionalen Rollen der langsamen Oszillation und schließe mit einer Überlegung, wie Up-Zustände eine Manifestation des dynamischen Routings des Informationsflusses in kortikalen Netzwerken sein können.


Alterung klinischer Biomarker Diät Pharma Neuro Landwirtschaft Diabetes CVD Fettleibigkeit Krebs Kosmetik Immuno Grundlagenwissenschaft Software Methode

Mensch Maus Hefe andere Säugetiere Insekten Bakterien Zebrafisch Nematoden Pflanzen

Organ/Gewebe Blutplasma/Serumzellen Organelle Liquor Haut Milch Sperma Urin

Publikationen Artikel Patente

1 Multiomics bei Typ-1-Diabetes

Henri Deda, Nuala Del Piccolo

Insulin, ein Hormon, das von Betazellen in der Bauchspeicheldrüse produziert wird, reguliert den Blutzuckerspiegel und Stoffwechselvorgänge in der Leber. Insulinmangel tritt auf, wenn Betazellen aufhören, Insulin zu produzieren, dies ist die Hauptursache für Typ-I-Diabetes. Insulinmangel hemmt die Glukose- und Lipidspeicherung und den Stoffwechsel im ganzen Körper, was zu Müdigkeit, Erblindung und sogar zum Tod führen kann. Und Insulin spielt eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Stoffwechsels von Glukose, Glykogen und Fettsäuren in der Leber. Der Einfluss eines chronischen Insulinmangels auf die Leberfunktion ist jedoch unvollständig charakterisiert. Um diese Lücke zu schließen, analysierte das Forschungsteam diabetisches und Wildtyp-Lebergewebe aus ihrer Biobank mit Multiomik: nämlich Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik und Lipidomik.

2 Replikation und Kreuzvalidierung von Typ-2-Diabetes-Subtypen basierend auf klinischen Variablen: eine IMI-RHAPSODY-Studie

Roderick C. Slieker, Louise A. Donnelly, Hugo Fitipaldi, Gerard A. Bouland, Giuseppe N. Giordano, Mikael Åkerlund, Mathias J. Gerl, Emma Ahlqvist, Ashfaq Ali, Iulian Dragan, Andreas Festa, Michael K. Hansen, Dina Mansour Aly, Min Kim, Dmitry Kuznetsov, Florence Mehl, Christian Klose, Kai Simons, Imre Pavo, Timothy J Pullen, Tommi Suvitaival, Asger Wretlind, Peter Rossing, Valeriya Lyssenko, Cristina Legido-Quigley, Leif Groop, Bernard Thorens, Paul W Franks, Mark Ibberson, Guy A Rutter, Joline WJ Beulens, Leen M't Hart, Ewan R. Pearson

Als Diabetes-Subtypen wurden fünf Cluster vorgeschlagen, die auf klinischen Merkmalen basieren: ein Autoimmun- und vier Subtypen von Typ-2-Diabetes. In der aktuellen Studie replizieren und kreuzvalidieren wir diese Typ-2-Diabetes-Cluster in drei großen Kohorten unter Verwendung von Variablen, die in der Klinik leicht gemessen werden können.
In drei unabhängigen Kohorten wurden insgesamt 15.940 Personen basierend auf Alter, BMI, HbA1c, zufälligem oder nüchternem C-Peptid und HDL-Cholesterin gruppiert. Die Cluster wurden gegen die ursprünglichen Cluster basierend auf HOMA-Messungen kreuzvalidiert. Darüber hinaus wurden die Cluster zwischen den Kohorten kreuzvalidiert, indem Personen basierend auf den Clusterzentren jeder Kohorte neu zugewiesen wurden. Schließlich verglichen wir die Zeit bis zum Insulinbedarf für jeden Cluster.
Fünf verschiedene Typ-2-Diabetes-Cluster wurden identifiziert und den ursprünglichen vier All New Diabetics in Scania (ANDIS)-Clustern zugeordnet. Unter Verwendung von C-Peptid und HDL-Cholesterin anstelle von HOMA2-B und HOMA2-IR wurden drei der Cluster mit hoher Sensitivität (80,6–90,7%) auf den zuvor identifizierten schweren Insulinmangel-Diabetes (SIDD), schweren insulinresistenten Diabetes, kartiert (SIRD) und leichte Adipositas-bedingter Diabetes (MOD) Cluster. Der zuvor beschriebene ANDIS-Cluster für milde altersbedingte Diabetes (MARD) konnte in unserer Studie den beiden milderen Gruppen zugeordnet werden: eine gekennzeichnet durch hohes HDL-Cholesterin (milder Diabetes mit hohem HDL-Cholesterin [MDH]-Cluster) und die andere nicht mit irgendwelchen extremen Merkmalen (leichter Diabetes [MD]). Wenn diese beiden milderen Gruppen kombiniert wurden, passten sie gut zu dem zuvor markierten MARD-Cluster (Sensitivität 79,1%). Bei der Kreuzvalidierung zwischen den Kohorten wurden insbesondere die SIDD- und MDH-Cluster gut kreuzvalidiert, mit Sensitivitäten von 73,3% bis 97,1%. SIRD und MD zeigten eine geringere Sensitivität, die von 36,1 % bis 92,3 % reichte, wenn Personen von SIRD zu MD wechselten und umgekehrt. Personen, die dem SIDD-Cluster angehören, zeigten die schnellste Progression in Richtung des Insulinbedarfs, während die MDH-Cluster die langsamste Progression aufwiesen.
Cluster, die auf C-Peptid anstelle von HOMA2-Messungen basieren, ähneln denen, die auf HOMA2-Messungen basieren, insbesondere für SIDD, SIRD und MOD. Durch die Zugabe von HDL-Cholesterin führte der auf HOMA2-Messungen basierende MARD-Cluster zur aktuellen Clusterung in zwei Cluster, wobei ein Cluster hohe HDL-Werte aufwies. Die Kreuzvalidierung zwischen den Kohorten zeigte im Allgemeinen eine gute Ähnlichkeit zwischen den Kohorten. Zusammen zeigen unsere Ergebnisse, dass die Clusterbildung basierend auf klinischen Variablen, die in der Klinik leicht gemessen werden können (Alter, HbA1c, HDL-Cholesterin, BMI und C-Peptid), zu informativen Clustern führt, die für die ursprünglichen ANDIS-Cluster repräsentativ und über die Kohorten hinweg stabil sind. Die Zugabe von HDL-Cholesterin zur Clusterbildung führte zur Identifizierung eines Clusters mit sehr langsamer glykämischer Verschlechterung.

3 Exosomen für die Wirkstoffabgabe

Henri Deda, Nuala Del Piccolo

Exosomen – oder nanometergroße Partikel, die aus den Lipidmembranen von Zellen stammen – spielen eine wesentliche Rolle bei der Kommunikation zwischen Zellen und Organen im menschlichen Körper. Diese Partikel bestehen aus einer Lipidhülle, die die Fracht umgibt, die an bestimmte Stellen im Körper abgegeben wird und die Funktion der Empfängerzelle verändert. Exosom-vermittelte Kommunikation wurde mit der Immunantwort, Krebs und Neurodegeneration in Verbindung gebracht. In letzter Zeit haben Exosomen die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich gezogen, die die gezielte Wirkstoffabgabe untersuchen. Diese Wissenschaftler hoffen, Exosomen anpassen zu können, um Therapien anstelle ihrer natürlichen Fracht an bestimmte Zellen zu liefern. Zum Beispiel könnten diese umgebauten Exosomen einen Impfstoff zur Stimulierung des Immunsystems oder ein Chemotherapeutikum an eine Brustkrebszelle liefern, aber nicht an das umgebende gesunde Gewebe. Versuche, Exosomen für eine gezielte Wirkstoffabgabe neu zu entwickeln, waren jedoch bisher nur begrenzt erfolgreich.

4 LXR reguliert direkt die Glycosphingolipid-Synthese und beeinflusst die menschliche CD4+-T-Zellfunktion

Kirsty E. Waddington, George A. Robinson, Beatriz Rubio-Cuesta, Eden Chrifi-Alaoui, Sara Andreone, Kok-Siong Poon, Iveta Ivanova, Lucia Martin-Gutierrez, Dylan M. Owen, Elizabeth C Jury, Inés Pineda-Torra

Der Leber-X-Rezeptor (LXR) ist ein wichtiger Transkriptionsregulator des Cholesterin-, Fettsäure- und Phospholipidstoffwechsels. Die dynamische Umgestaltung immunmetabolischer Stoffwechselwege, einschließlich des Fettstoffwechsels, ist ein entscheidender Schritt bei der T-Zell-Aktivierung. Hier untersuchten wir die Rolle von LXR-regulierten Stoffwechselprozessen in primären menschlichen CD4+ T-Zellen und ihre Rolle bei der Kontrolle von Plasmamembranlipiden (Glykosphingolipide und Cholesterin), die einen starken Einfluss auf die T-Zell-Immunsignalisierung und -funktion haben. Entscheidend ist, dass wir das Glycosphingolipid-Biosyntheseenzym Glucosylceramid-Synthase als direktes transkriptionales LXR-Ziel identifiziert haben. Die LXR-Aktivierung durch den Agonisten GW3965 oder endogene Oxysterolliganden veränderte das Glykosphingolipid:Cholesterin-Gleichgewicht in der Plasmamembran signifikant durch Erhöhung der Glykosphingolipidspiegel und Senkung des Cholesterinspiegels. Folglich verringerte die LXR-Aktivierung die Lipidordnung (Stabilität) der Plasmamembran, und ein LXR-Antagonist könnte diesen Effekt blockieren. Die LXR-Stimulation reduzierte auch die Lipidordnung an der Immunsynapse und beschleunigte die Aktivierung von proximalen T-Zell-Signalmolekülen. Letztendlich dämpfte die LXR-Aktivierung die proinflammatorische T-Zell-Funktion. Schließlich wiesen regulatorische T-Zellen im Vergleich zu Responder-T-Zellen ein ausgeprägtes Muster der LXR-Zielgenexpression auf, das einer reduzierten Lipidordnung entsprach. Dies deutet darauf hin, dass ein LXR-gesteuerter Lipidstoffwechsel zur funktionellen Spezialisierung dieser T-Zell-Untergruppen beitragen könnte. Insgesamt berichten wir über einen Wirkmechanismus von LXR in T-Zellen, der die Regulierung des Glycosphingolipid- und Cholesterin-Stoffwechsels beinhaltet, und zeigen seine Relevanz bei der Modulation der T-Zell-Funktion.

5 Zellulärer Stress fördert NOD1/2-abhängige Entzündungen über den körpereigenen Metaboliten Sphingosin-1-Phosphat

Gang Pei, Joanna Zyla, Lichun He, Pedro Moura‐Alves, Heidrun Steinle, Philippe Saikali, Laura Lozza, Natalie Nieuwenhuizen, January Weiner, Hans‐Joachim Mollenkopf, Kornelia Ellwanger, Christine Arnold, Mojie Duan, Yulia Dagil, Mikhail Pashenkov, Ivo Gomperts Boneca, Thomas A. Kufer, Anca Dorhoi, Stefan HE Kaufmann

Zellulärer Stress wurde mit Entzündungen in Verbindung gebracht, doch die genauen zugrunde liegenden Mechanismen bleiben schwer fassbar. In dieser Studie wurden verschiedene unabhängige Stressinduktoren verwendet, um nach Sensoren zu suchen, die eine veränderte zelluläre Homöostase und Entzündungen in Verbindung bringen. Wir identifizierten die intrazellulären Mustererkennungsrezeptoren NOD1/2, die bakterielle Peptidoglycane wahrnehmen, als allgemeine Stresssensoren, die Störungen der zellulären Homöostase erkennen. Die NOD1/2-Aktivierung bei solchen Störungen erforderte die Bildung des endogenen Metaboliten Sphingosin‐1‐phosphat (S1P). Im Gegensatz zur Peptidoglycan‐Sensing über die leucinreiche Repeats‐Domäne band zytosolisches S1P direkt an die Nukleotidbindungsdomänen von NOD1/2 und löste NF‐κB‐Aktivierung und Entzündungsreaktionen aus. Zusammenfassend enthüllten wir eine bisher unbekannte Rolle von NOD1/2 bei der Überwachung der zellulären Homöostase durch Sensing des zytosolischen Metaboliten S1P. Wir schlagen S1P, einen endogenen Metaboliten, als neuartigen NOD1/2-Aktivator und NOD1/2 als molekulare Knotenpunkte vor, die bakterielle und metabolische Signale integrieren.

6 Brustkrebs und Fettstoffwechsel

Bei 10 bis 20 % aller Brustkrebspatientinnen wird ein dreifach negativer Brustkrebs (TNBC) diagnostiziert. TNBC ist eine Art von Brustkrebs, die häufiger bei Menschen unter 50 Jahren auftritt, aggressiver ist und eine schlechtere Prognose als andere Brustkrebsarten hat. Das Wachstum von dreifach negativem Brustkrebs wird nicht durch Östrogen, Progesteron oder das HER2-Protein angetrieben. Daher spricht es nicht auf Hormontherapien an, die auf Östrogen- oder Progesteronrezeptoren basieren oder auf Medikamente, die auf die HER2-Proteinrezeptoren abzielen – es ist dreifach negativ. Obwohl es andere Medikamente gibt, sind neue therapeutische Ansätze für TNBC erforderlich, um die Behandlungsqualität zu verbessern. Die gezielte Bekämpfung des Fettstoffwechsels, insbesondere des Phospholipidstoffwechsels, hat sich als vielversprechendes Forschungsthema für Brustkrebs erwiesen. Lipidomics-Analysen ergaben einen Mechanismus dafür, wie eine Störung des Phospholipid-Metabolismus das Tumorwachstum von TNBC in vitro und in vivo hemmt. Die Ergebnisse dienen als Ausgangspunkt für neue Medikamente und Behandlungsmethoden gegen triple-negativen Brustkrebs.

7 Der durch konjugierte Linolensäuren ausgelöste ferroptotische Zelltod wird durch ACSL1 . vermittelt

Alexander Beatty, Tanu Singh, Yulia Y Tyurina, Vladimir A Tyurin, Svetlana Samovich, Emmanuelle Nicolas, Kristen Maslar, Yan Zhou, Kathy Q Cai, Yinfei Tan, Sebastian Doll, Marcus Conrad, Aravind Subramanian, Hülya Bayır, Valerian E Kagan, Ulrike Rennefahrt, Jeffrey R. Peterson

Ferroptose ist mit Lipidhydroperoxiden verbunden, die durch die Oxidation von mehrfach ungesättigten Acylketten erzeugt werden. Lipidhydroperoxide werden durch Glutathionperoxidase 4 (GPX4) reduziert und GPX4-Inhibitoren induzieren Ferroptose. Das therapeutische Potenzial der Auslösung von Ferroptose in Krebszellen mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren ist jedoch unbekannt. Hier identifizieren wir konjugierte Linoleate einschließlich α-Eleostearinsäure (αESA) als Ferroptose-Induktoren. αESA verändert die GPX4-Aktivität nicht, wird jedoch in zelluläre Lipide eingebaut und fördert die Lipidperoxidation und den Zelltod bei verschiedenen Krebszelltypen. Der durch αESA ausgelöste Tod wird durch die langkettige Isoform 1 der Acyl-CoA-Synthetase vermittelt, die den Einbau von αESA in neutrale Lipide, einschließlich Triacylglycerine, fördert. Eine Störung der Triacylglycerol-Biosynthese unterdrückt die durch αESA ausgelöste Ferroptose, jedoch nicht durch die GPX4-Hemmung. Die orale Verabreichung von Tungöl, das von Natur aus reich an αESA ist, an Mäuse begrenzt das Tumorwachstum und die Metastasierung mit Transkriptionsänderungen, die mit Ferroptose übereinstimmen. Insgesamt beleuchten diese Ergebnisse einen möglichen Ansatz zur Ferroptose, der komplementär zur GPX4-Hemmung ist.

8 Ein integrativer Multi-Omics-Ansatz zeigt neue Veränderungen des zentralen Nervensystems bei der Alzheimer-Krankheit

Christopher Clark, Loïc Dayon, Mojgan Masoodi, Gene L. Bowman, Julius Popp

Bei der Alzheimer-Krankheit (AD) wurden mehrere pathophysiologische Prozesse beschrieben.Ihre interindividuellen Variationen, komplexen Zusammenhänge und ihre Relevanz für die klinische Manifestation und den Krankheitsverlauf sind noch wenig verstanden. Wir gehen davon aus, dass spezifische molekulare Muster, die sowohl bekannte als auch noch nicht identifizierte Veränderungen des Stoffwechselweges anzeigen, mit unterschiedlichen Aspekten der AD-Pathologie verbunden sind. Wir führten Multi-Level-Omics der Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) in einer gut charakterisierten Kohorte älterer Erwachsener mit normaler Kognition, leichter kognitiver Beeinträchtigung und leichter Demenz durch. Proteomik, Metabolomik, Lipidomik, Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsel und Neuroinflammation-verwandte Moleküle wurden auf Single-Omic-Ebene mit Korrelations- und Regressionsansätzen analysiert. Die Multi-Omics-Faktor-Analyse wurde verwendet, um alle biologischen Ebenen zu integrieren. Identifizierte Analyten wurden verwendet, um mit multifaktorieller Regressionsanalyse die besten Vorhersagemodelle für das Vorliegen einer AD-Pathologie und eines kognitiven Verfalls zu konstruieren. Eine Pathway-Anreicherungsanalyse identifizierte Pathway-Veränderungen bei AD. Die Multi-Omics-Integration identifizierte fünf Hauptdimensionen der Heterogenität, die die Varianz innerhalb der Kohorte erklären und unterschiedlich mit AD assoziiert sind. Weitere Analysen ergaben mehrere Wechselwirkungen zwischen einzelnen Omics-Modalitäten und verschiedenen molekularen Multi-Omics-Signaturen, die unterschiedlich mit Amyloid-Pathologie, neuronaler Schädigung und Tau-Hyperphosphorylierung zusammenhängen. Die Analyse des Anreicherungswegs zeigte eine Überrepräsentation der Hämostase-, Immunantwort- und extrazellulären Matrix-Signalwege im Zusammenhang mit AD. Schließlich verbesserten Kombinationen von vier Molekülen die Vorhersage sowohl von AD (Protein 14-3-3 Zeta/Delta, Clusterin, Interleukin-15 und Transgelin-2) als auch von kognitivem Verfall (Protein 14-3-3 Zeta/Delta, Clusterin, Cholesteryl .). Ester 27:1 16:0 und Monozyten-Chemoattraktant-Protein-1). Unter Anwendung eines integrativen Multi-Omics-Ansatzes berichten wir über neue molekulare und pathologische Veränderungen im Zusammenhang mit der AD-Pathologie. Diese Erkenntnisse sind relevant für die Entwicklung personalisierter Diagnose- und Behandlungsansätze bei AD.

9 Lipide von Neuronen und Gliazellen

Das Gehirn von Säugetieren ist das zweitfettreichste Organ. Etwa 75 % aller Lipidspezies von Säugetieren kommen ausschließlich in neuralen Geweben vor. Lipide tragen in ihrer Vielfalt zur morphologischen und funktionellen Vielfalt des aus Neuronen und Gliazellen bestehenden zentralen Nervensystems bei. Neuronen transportieren Informationen zu anderen Zellen. Gliazellen umfassen Oligodendrozyten, Astrozyten und Mikroglia. Die primäre Funktion von Oligodendrozyten besteht darin, Myelin zu bilden. Astrozyten recyceln Neurotransmitter, formen synaptische Schaltkreise und halten die Blut-Hirn-Schranke aufrecht. Mikroglia stehen im Zusammenhang mit Immunantworten und der Homöostase des Gehirns. Ein zelltypaufgelöstes Lipidprofil des Mausgehirns zeigte deutliche Unterschiede in der Lipidzusammensetzung und dem Lipidstoffwechsel von Neuronen, Oligodendrozyten, Astrozyten und Mikroglia. Diese Profile dienen als Atlas für die weitere Erforschung des menschlichen Gehirns, seiner Erkrankungen und psychischen Störungen.

10 Hautpflegezusammensetzung mit Mevalonolacton

Heli Anglenius, Carole Gherardi, Laura T M Huuskonen, Juho Järvinen, Henrik M Jensen, Hannu Koivikko, Jyrki Kuusisto, Tero T Mentunen, Juha Nurmi, Piera M Pericu, Pertti M Särelä, Jani Siitonen, Kirsti Tiihonen, Gregory M Whited

Die Haut fungiert als Barriere, die den Organismus vor dem Austrocknen schützt und den Organismus vor dem Eindringen äußerer, oft schädlicher Stoffe schützt. Die menschliche Haut besteht aus zwei Hauptzellschichten, Epidermis und Dermis. Die Epidermis bildet die äußerste Schicht der Haut und besteht hauptsächlich aus terminal differenzierten Keratinozyten und Lipiden, wobei sich unter den terminal differenzierten lebenden sich teilenden Keratinozyten befinden. Die äußere Schicht der Epidermis ist der Teil, der mit der Umwelt in Kontakt steht und die besondere Struktur der Hornschicht schützt die Haut und stabilisiert ihre eigene Flexibilität, indem sie eine definierte Wassermenge bindet. Die Hauptfunktion der Epidermis besteht darin, eine Permeabilitätsbarriere gegen Umwelteinflüsse wie UV-Strahlung, Hitze, Chemikalien, Umweltverschmutzung und Krankheitserreger wie Bakterien, Pilze, Parasiten und Viren zu bilden. Es schützt den Körper auch vor unkontrollierter Wasserverdunstung von innen nach außen und hält den Feuchtigkeitshaushalt und den Hautstoffwechsel aufrecht. In der Dermis ist der am häufigsten vorkommende Zelltyp, dermale Fibroblasten, für die Bildung des Bindegewebes durch die Produktion extrazellulärer Matrix (ECM) verantwortlich. Diese ECM besteht aus zwei Hauptklassen von Makromolekülen: Proteoglykanen (PGs) und faserigen Proteinen. Die am häufigsten vorkommenden faserigen Proteine ​​sind Typ-I-Kollagenfibrillen, Elastine, Laminine und Fibronektin. Während des Alterns werden die Kollagenfibrillen fragmentiert, Fibroblasten produzieren weniger ECM-Proteine ​​und mehr ECM-abbauende Matrix-Metalloproteinasen (MMPs), was zu einem Ungleichgewicht in der ECM führt. Es besteht weiterhin ein Bedarf, Verfahren und Zusammensetzungen zu finden, um Hautvorteile bereitzustellen, wie beispielsweise, aber nicht ausschließlich Verfahren und Zusammensetzungen zur Bereitstellung eines Hautpflegevorteils, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hautbefeuchtung, Hautpeeling (auch als Hautpeeling, Abschuppung, Hautschuppung, Hauterneuerung, Hautregeneration, Hauterneuerung, Verbesserung des epidermalen Zellumsatzes, Vorbeugung oder Verzögerung der Anzeichen der Hautalterung (Anti-Aging), Verringerung des Auftretens von Hautfalten, Hautverjüngung, Stärkung der Hautbarriere Funktion oder eine beliebige Kombination davon) auf eine Haut. In diesem Patent werden Zusammensetzungen und Verfahren für topische Anwendungen zur Hautpflege, Hautergänzung, Haarpflege, Mundpflege bereitgestellt, umfassend Mevalonolacton, Mevalonsäure, Mevalonat, Salze von Mevalonsäure, Mevalonolactonmonohydrat oder eine beliebige Kombination davon.

11 Nebenwirkungen von Refeeding auf das Plasmalipidom bei jungen Menschen mit Anorexia Nervosa?

Friederike I Tam, Mathias J. Gerl, Christian Klose, Michal A Surma, Joseph A King, Maria Seidel, Kerstin Weidner, Veit Roessner, Kai Simons, Stefan Ehrlich

Die Wiederfütterung ist der Eckpfeiler der Behandlung von Anorexia nervosa (AN), aber über das optimale Tempo und die Ernährungszusammensetzung oder mögliche Nebenwirkungen der derzeitigen klinischen Praxis ist wenig bekannt. Plasmalipide können ein mäßigender Faktor sein, der ungünstigen Refeeding-Effekten bei AN zugrunde liegt, wie etwa einer abnormalen zentralen Körperfettverteilung. Das Ziel dieser Studie war die Analyse des Plasmalipidoms im akut untergewichtigen Zustand der AN vor und nach der Rückfütterung. Mittels quantitativer Hochdurchsatz-Massenspektrometrie-basierter Shotgun Lipidomics haben wir 13 Lipidklassen und 204 Lipidspezies bzw stationäres Refeeding-Programm (n=23, medianer BMI-Anstieg 26,4%) im Vergleich zu gesunden Kontrollteilnehmern (n=37). Vor der stationären Behandlung wiesen Patienten mit AN erhöhte Konzentrationen von Cholesterin und mehreren anderen Lipidklassen auf. Nach der Wiederfütterung zeigten mehrere Lipidklassen, darunter Cholesterin und Ceramide, sowie bestimmte Ceramid-Spezies, die zuvor mit Fettleibigkeit oder Überfütterung in Verbindung gebracht wurden, erhöhte Konzentrationen, und es entstand ein Muster kürzerer und stärker gesättigter Triacylgyceride. Ein maschinelles Lernmodell, das darauf trainiert wurde, den BMI basierend auf den lipidomischen Profilen vorherzusagen, zeigte bei Patienten mit AN nach Gewichtswiederherstellung eine beträchtliche Übervorhersage. Die Ergebnisse deuten auf eine tiefgreifende Lipiddysregulation mit Ähnlichkeiten mit Adipositas und anderen Merkmalen des metabolischen Syndroms nach kurzfristiger Gewichtswiederherstellung hin. Somit liefert diese Studie Belege für mögliche kurzfristige negative Auswirkungen aktueller Refeeding-Praktiken auf den Stoffwechselzustand und sollte zu weiteren Forschungen zu Ernährungsinterventionen bei AN anregen.

12 Ernährungsabhängige Regulation von TGFβ beeinträchtigt reparative angeborene Immunantworten nach Demyelinisierung

Mar Bosch-Queralt, Ludovico Cantuti-Castelvetri, Alkmini Damkou, Martina Schifferer, Kai Schlepckow, Ioannis Alexopoulos, Dieter Lütjohann, Christian Klose, Lenka Vaculčiaková, Takahiro Masuda, Marco Prinz, Kathryn M. Monroe, Gilbert Di Paolo, Joseph W. Lewcock Haass, Mikael Simons

Für die Wiederherstellung der Funktionalität des Nervensystems bei demyelinisierenden Erkrankungen wie Multipler Sklerose (MS) sind proregenerative Reaktionen erforderlich. Die limitierenden Faktoren, die für eine schlechte ZNS-Reparatur verantwortlich sind, sind jedoch nur teilweise verstanden. Hier testen wir den Einfluss einer westlichen Diät (WD) auf die Phagozytenfunktion in einem Mausmodell einer demyelinisierenden Verletzung, die eine angeborene Immunfunktion der Mikroglia erfordert, damit eine regenerative Reaktion auftritt. Wir stellen fest, dass die WD-Fütterung eine altersbedingte, dysfunktionale Stoffwechselreaktion auslöst, die mit einer beeinträchtigten Myelin-Debris-Clearance in Mikroglia einhergeht und dadurch die Läsionserholung nach Demyelinisierung beeinträchtigt. Mechanistisch weisen wir eine verstärkte Signalgebung des transformierenden Wachstumsfaktors Beta (TGFβ) nach, die die Aktivierung der Leber-X-Rezeptor (LXR)-regulierten Gene, die am Cholesterin-Efflux beteiligt sind, unterdrückt und dadurch die phagozytische Clearance von Myelin und Cholesterin hemmt. Die Blockierung von TGFβ oder die Förderung des auslösenden Rezeptors, der auf myeloiden Zellen 2 (TREM2)-Aktivität exprimiert wird, stellt die Reaktionsfähigkeit der Mikroglia und die Myelin-Debris-Clearance nach demyelinisierenden Verletzungen wieder her. Somit haben wir einen medikamentösen mikroglialen Immuncheckpoint-Mechanismus identifiziert, der die mikrogliale Reaktion auf Verletzungen reguliert, die die Remyelinisierung fördert.

13 Lipidom- und In-Gel-Analyse von Maleinsäure-Copolymer-Nanoscheiben zeigt Unterschiede in der Zusammensetzung solubilisierter Membranen

Marta Barniol-Xicota, Steven H L Verhelst

Membranproteine ​​sind für eine Vielzahl physiologischer und pathologischer Prozesse von zentraler Bedeutung. Ihre Studie beinhaltet oft einen vorherigen Detergens-Solubilisierungsschritt, der die Membran ablöst und die Integrität des Membranproteins gefährden kann. Eine neuere Alternative zu Detergenzien umfasst Maleinsäure-basierte Copolymere (xMAs), die die Lipiddoppelschicht zerstören und Lipidprotein-Nanodiscs (xMALPs) bilden, die in wässrigem Puffer löslich sind. Obwohl xMALPs oft als native Nanodiscs bezeichnet werden, ist wenig über die Ähnlichkeit ihres Lipid- und Proteingehalts mit der nativen Doppelschicht bekannt. Hier haben wir prokaryontische und eukaryontische xMALPs mit Lipidomics und In-Gel-Analyse analysiert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der xMALPs-Gehalt mit den chemischen Eigenschaften des verwendeten xMA variiert.

14 Lipid-Biomarker für Multiple Sklerose

Bei Multipler Sklerose (MS), einer chronisch entzündlichen und neurodegenerativen Erkrankung des Zentralnervensystems, greift der Körper die schützende Myelinscheide von Neuronen im Gehirn und Rückenmark an. Das beschädigte Myelin verursacht Kommunikationsprobleme zwischen dem zentralen Nervensystem und dem Rest des Körpers. Bis heute gibt es keine Heilung für MS. Neurobiologische Forscher glauben, dass MS nicht nur die klinischen Symptome verursacht, nach denen wir heute suchen, sondern auch den Fettstoffwechsel eines Patienten verändert. Eine detaillierte molekulare Lipidanalyse kann spezifische Biomarker für MS entdecken, um eine schnelle und genaue Diagnose, bessere Behandlung und Überwachung zu unterstützen.

15 Eine Plasmalipidsignatur sagt das Auftreten einer koronaren Herzkrankheit voraus

Filip Ottosson, Payam Emami Khoonsari, Mathias J. Gerl, Kai Simons, Olle Melander, Céline Fernandez

Dyslipidämie ist ein Kennzeichen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, wird aber durch grobe Messungen von Triglyceriden, HDL- und LDL-Cholesterin charakterisiert. Lipidomics ermöglicht detailliertere Messungen von Plasmalipiden, die dazu beitragen können, die Risikostratifizierung zu verbessern und die Pathophysiologie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu verstehen. Lipidomics wurde verwendet, um 184 Lipide in Plasmaproben aus der Malmö-Diät- und Krebs-Kardiovaskulären Kohorte (N = 3865) zu messen, die bei der Ausgangsuntersuchung entnommen wurden. Während einer durchschnittlichen Nachbeobachtungszeit von 20,3 Jahren entwickelten 536 Teilnehmer eine koronare Herzkrankheit (KHK). Der Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) wurde auf Cox-Proportional-Hazards-Modelle angewendet, um Plasmalipide zu identifizieren, die CAD vorhersagen. Acht Plasmalipide verbesserten die Vorhersage der zukünftigen KHK zusätzlich zu den traditionellen kardiovaskulären Risikofaktoren. Die Hauptkomponentenanalyse von KHK-assoziierten Lipiden ergab eine Hauptkomponente (PC2), die mit dem Risiko einer zukünftigen KHK verbunden war (HR pro SD-Inkrement = 1,46, C·I = 1,35–1,48, P Zusammenfassung lesen Zusammenfassung schließen

16 Frühe Signatur im Blutlipidom im Zusammenhang mit nachfolgendem kognitivem Verfall bei älteren Menschen: Eine Fall-Kontroll-Analyse, eingebettet in die Drei-Städte-Kohortenstudie

Sophie Lefèvre-Arbogast, Boris P. Hejblum, Catherine Helmer, Christian Klose, Claudine Manach, Dorrain Y Low, Mireia Urpi-Sarda, Cristina Andres-Lacueva, Raúl González-Domínguez, Ludwig Aigner, Barbara Altendorfer, Paul J. Lucassen, Silvie R. Ruigrok , Chiara De Lucia, Andrea Du Preez, Cécile Proust-Lima, Sandrine Thuret, Aniko Korosi, Cécilia Samieri

Der Fettstoffwechsel im Gehirn scheint für das kognitive Altern entscheidend zu sein, aber ob Veränderungen im Lipidom mit dem kognitiven Verfall zusammenhängen, bleibt auf Systemebene unklar. Wir untersuchten Teilnehmer der Drei-Städte-Studie, eine multizentrische Kohorte älterer Menschen, die zum Zeitpunkt der Blutentnahme frei von Demenz waren und die über 12 Folgejahre wiederholte Messungen der Kognition lieferten. Wir haben 189 Serumlipide aus 13 Lipidklassen unter Verwendung von Shotgun-Lipidomics in einer Fall-Kontroll-Stichprobe zum kognitiven Verfall (abgestimmt nach Alter, Geschlecht und Bildungsniveau) gemessen, die innerhalb des Bordeaux-Studienzentrums (Entdeckung, n = 418) verschachtelt ist. Assoziationen mit kognitivem Verfall wurden mittels Bootstrapped Penalized Regression untersucht und im Studienzentrum Dijon auf Validierung getestet (Validierung, n = 314). Unter 17 Lipiden, die in der Entdeckungsphase identifiziert wurden, waren niedrigere Werte des Triglycerids TAG 50:5 und von vier Membranlipiden (Sphingomyelin SM 40:2,2, Phosphatidylethanolamin PE 38:5 (18:1/20:4), Ether- Phosphatidylethanolamin PE O-34:3(16:1/18:2) und Ether-Phosphatidylcholin PC O-34:1(16:1/18:0)) und höhere PC O- 32:0(16 .) :0/16:0), waren mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eines kognitiven Verfalls verbunden und wurden in unserer Validierungsstichprobe repliziert. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass im Blutlipidom von nicht dementen älteren Menschen ein spezifisches Lipidprofil, das an der Membranfluidität, Myelinisierung und Lipid-Rafts beteiligt ist, mit einem nachfolgenden kognitiven Verfall verbunden ist.

17 Einfluss von Thrombozytenaggregationshemmern auf die Lipidzusammensetzung der Thrombozytenplasmamembran: Ein Lipidomics-Ansatz mit Ticagrelor und seinem aktiven Metaboliten

Jennifer Lagoutte-Renosi, Florentin Allemand, Christophe Ramseyer, Vahideh Rabani, Siamak Davani

Lipide, die in der Plasmamembran von Blutplättchen enthalten sind, spielen eine wichtige Rolle bei der Blutplättchenfunktion. Modifikationen in der Lipidzusammensetzung können die Umgebung um eingebettete Rezeptoren verflüssigen oder versteifen, um den Zugang des Rezeptors durch das Arzneimittel zu erleichtern. Die Daten zur Lipidzusammensetzung der Thrombozytenplasmamembran müssen jedoch aktualisiert werden. Darüber hinaus sind Daten über den Einfluss von Arzneimitteln auf die Zusammensetzung der Plasmamembranen, insbesondere von Thrombozytenaggregationshemmern, spärlich. Nach der Isolierung der Blutplättchen-Plasmamembran untersuchten wir mit Lipidomics die Wirkung von Ticagrelor, einem P2Y12-Antagonisten, und seinem aktiven Metaboliten auf die Lipidzusammensetzung dieser Plasmamembranen. Wir beschreiben die genaue Lipidzusammensetzung der Plasmamembran, einschließlich aller Unterarten. Ticagrelor und sein aktiver Metabolit erhöhten Cholesterin und Phosphatidylcholinether mit kurzen gesättigten Acylketten 16:0/16:0 signifikant und verringerten Phosphatidylcholin, was auf eine allgemeine Versteifung der Membran hindeutet. Darüber hinaus verringerten Ticagrelor und sein aktiver Metabolit einige arachidonylierte Plasmalogene, was auf eine verminderte Verfügbarkeit von Arachidonsäure aus den Membranphospholipiden für die Synthese biologisch aktiver Mediatoren schließen lässt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Ticagrelor und sein aktiver Metabolit die Lipidumgebung von Rezeptoren, die in die Lipiddoppelschicht eingebettet sind, beeinflussen und das Verhalten der Plasmamembran modifizieren.

18 Genomweites Screening der CRISPR-Cas9-Knockout-Bibliothek identifiziert PTPMT1 in der Cardiolipin-Synthese ist entscheidend für das Überleben bei Hypoxie bei Leberkrebs

Macus H Bao, Chunxue Yang, Aki P Tse, Lai Wei, Derek Lee, Misty S Zhang, Chi C Goh, David K ​​Chiu, Vincent W Yuen, Cheuk-Ting Law, Wai-Ching Chin, Noreen N Chui, Bowie P Wong , Cerise Y Chan, Irene O Ng, Clive Y Chung, Chun-Ming Wong, Carmen C Wong

Hypoxie, ein niedriger Sauerstoffgehalt (O2), ist ein Schlüsselmerkmal aller soliden Krebsarten, einschließlich des hepatozellulären Karzinoms (HCC). Das genomweite Screening der CRISPR-Cas9-Knockout-Bibliothek wird verwendet, um zuverlässige therapeutische Ziele zu identifizieren, die für das hypoxische Überleben bei HCC verantwortlich sind. Wir stellen fest, dass die Protein-Tyrosin-Phosphatase Mitochondrial 1 (PTPMT1), ein wichtiges Enzym für die Cardiolipin (CL)-Synthese, das bedeutendste Gen ist und gleich nach dem Hypoxie-induzierbaren Faktor (HIF)-1α und HIF-1β als entscheidend für das Überleben bei Hypoxie eingestuft wird . CL bildet die mitochondriale Membran und sorgt für den richtigen Zusammenbau von Elektronentransportketten (ETC)-Komplexen für einen effizienten Elektronentransfer bei der Atmung. ETC wird während einer Hypoxie sehr instabil. Knockout von PTPMT1 stoppt die Reifung von CL und beeinträchtigt den Aufbau von ETC-Komplexen, was zu weiterem Elektronenverlust und ROS-Akkumulation an ETC bei Hypoxie führt. Interessanterweise zeigen HCC-Zellen, insbesondere unter hypoxischen Bedingungen, eine große Empfindlichkeit gegenüber dem PTPMT1-Inhibitor Alexidindihydrochlorid (AD). Diese Studie enträtselt die schützende Rolle von PTPMT1 beim hypoxischen Überleben und der Krebsentwicklung.

19 Multiomics in der Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Mit einem ständig wachsenden Pool zugänglicher Informationen und neuen Werkzeugen zur Gewinnung riesiger Datensätze bewegen sich Biologie und Medizin von der Intervention zur Prävention. Omics-Wissenschaften wie Genomics und Lipidomics tragen stark zu diesem Paradigmenwechsel bei. Als bedeutende Akteure in der Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen bilden Genomik und Lipidomik ein großartiges Multiomics-Paar. Es entspricht der Fähigkeit, genetische Prädestinationen mit einer oder mehreren Momentaufnahmen des Fettstoffwechselstatus zu identifizieren, um kardiovaskuläre Erkrankungen zu untersuchen.

20 Untersuchung des Wirkmechanismus von aggregationsinduzierenden antimikrobiellen Pept-inen

Guiqin Wu, Laleh Khodaparast, Ladan Khodaparast, Matthias De Vleeschouwer, Joëlle Housmans, Bert Houben, Joost Schymkowitz, Frederic Rousseau

Die Aggregation kann selektiv durch aggregationsanfällige Regionen (APRs) induziert werden, die in den Zielproteinen enthalten sind. Aggregations-induzierende antimikrobielle Peptide (Pept-Ins) enthalten zu APRs von Zielproteinen homologe Sequenzen und üben ihre bakterizide Wirkung aus, indem sie die Aggregation einer großen Anzahl von Proteinen bewirken. Um den Wirkmechanismus von Pept-Ins und die Resistenzmechanismen besser zu verstehen, analysierten wir die phänotypischen, lipidomischen und transkriptomischen sowie genotypischen Veränderungen in Labor-abgeleiteten Pept-in-resistenten E. coli-Mutatorzellen. Die Analyse zeigte, dass der Pept-in-Resistenzmechanismus von einer verminderten Pept-in-Aufnahme dominiert wird, sowohl in laborabgeleiteten Mutatorzellen als auch in klinischen Isolaten.Unsere Daten zeigen, dass die Aufnahme von Pept-in eine elektrostatische Anziehung zwischen dem Pept-in und der Bakterienmembran beinhaltet und einem komplexen Mechanismus folgt, der möglicherweise viele Transporter einbezieht. Darüber hinaus scheint es für Bakterien schwieriger zu sein, gegen Pept-Ins resistent zu werden, deren Aufnahme weniger von elektrostatischer Anziehung abhängig ist, was nahelegt, dass zukünftige Pept-Ins für diese Eigenschaft ausgewählt werden sollten.

21 Ein 4-Aminochinolin hemmt die trainierte angeborene Immunantwort auf Interferone

Nils Rother, Cansu Yanginlar, Rik GH Lindeboom, Siroon Bekkering, Mandy MT van Leent, Baranca Buijsers, Inge Jonkman, Mark de Graaf, Marijke Baltissen, Lieke A Lamers, Niels P Riksen, Zahi A Fayad, Willem JM Mulder, Luuk B Hilbrands , Leo AB Joosten, Mihai G Netea, Michiel Vermeulen, Johan van der Vlag, Raphaël Duivenvoorden

Ein kommerziell erhältliches 4-Aminochinolin wird auf eine potenzielle prophylaktische Wirkung bei einer Infektion mit dem schweren akuten Atemwegssyndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) untersucht, sein Wirkmechanismus ist jedoch kaum bekannt. Zirkulierende Leukozyten aus dem Blut von Patienten mit der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) zeigen eine erhöhte Reaktion auf Toll-like-Rezeptorliganden, was auf eine trainierte Immunität hindeutet. Durch die Analyse der Interferon-Reaktionen von mononuklearen Zellen des peripheren Bluts von gesunden Spendern, die mit durch Hitze abgetöteter Candida konditioniert wurden, kann die trainierte angeborene Immunität in vitro modelliert werden. In diesem Modell hemmt das 4-Aminochinolin die Reaktionsfähigkeit dieser angeborenen Immunzellen auf virusähnliche Stimuli und Interferone. Dies ist mit einer Suppression der Histon-3-Lysin-27-Acetylierung und Histon-3-Lysin-4-Trimethylierung von entzündungsbedingten Genen, Veränderungen des zellulären Lipidoms und einer verminderten Expression von Interferon-stimulierten Genen verbunden. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das 4-Aminochinolin die trainierte Immunität in vitro hemmt, was für die antivirale angeborene Immunantwort auf eine SARS-CoV-2-Infektion bei Patienten möglicherweise nicht von Vorteil ist.

22 Feuchtigkeitsforschung und Ceramide

Die Befeuchtung steht seit Jahrzehnten im Mittelpunkt der Hautpflegeforschung und Produktentwicklung. Neue Mittel gegen trockene Haut sind in die Regale der Drogerien eingezogen und verschwunden. Dennoch bleibt trockene Gesichtshaut ein großes Problem für Verbraucher. Obwohl die Hautbiologie von zentraler Bedeutung ist, um zuverlässige Feuchtigkeitscremes zu entwickeln, fehlt es an der Erforschung der Auswirkungen des molekularen Profils der Haut. Hautlipidomics ändert dies.

23 Die Reifung von Monozyten-abgeleiteten DCs führt zu erhöhter Zellsteifigkeit, höherer Membranfluidität und veränderter Lipidzusammensetzung

Jennifer J. Lühr, Nils Alex, Lukas Amon, Martin Kräter, Markéta Kubánková, Erdinc Sezgin, Christian HK Lehmann, Lukas Heger, Gordon F. Heidkamp, ​​Ana-Sunčana Smith, Vasily Zaburdaev, Rainer A. Böckmann, Ilya Levental, Michael L. Dustin, Christian Eggeling, Jochen Guck, Diana Dudziak

Dendritische Zellen (DCs) sind professionelle Antigen-präsentierende Zellen des Immunsystems. Beim Erfassen von pathogenem Material in ihrer Umgebung beginnen die DCs zu reifen, was zelluläre Prozesse wie die Antigenaufnahme, -prozessierung und -präsentation sowie die Hochregulierung von kostimulatorischen Molekülen und die Zytokinsekretion umfasst. Während der Reifung lösen sich DCs von peripheren Geweben, wandern zum nächsten Lymphknoten und finden ihren Weg in die richtige Position im Netz der Lymphknoten-Mikroumgebung, um die entsprechenden T-Zellen zu treffen und mit ihnen zu interagieren. Wir gehen davon aus, dass die Reifung von DCs gut vorbereitet und optimiert ist, was zu Prozessen führt, die verschiedene zelluläre Eigenschaften von der Mechanik über den Stoffwechsel bis hin zu Membraneigenschaften verändern. Hier untersuchten wir die mechanischen Eigenschaften von Monozyten-abgeleiteten dendritischen Zellen (moDCs) mithilfe von Echtzeit-Deformabilitätszytometrie, um Veränderungen des Zytoskeletts zu messen, und stellten fest, dass reife moDCs im Vergleich zu unreifen moDCs steifer waren. Diese zellulären Veränderungen spielen wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei den Prozessen der Zellmigration und der T-Zell-Aktivierung. Da Lipide die Bausteine ​​der Plasmamembran darstellen, die sich während der Reifung für Migration und DC-T-Zell-Interaktion an die Umgebung anpassen müssen, haben wir ein unverzerrtes Hochdurchsatz-Lipidomics-Screening durchgeführt, um das Lipidom von moDCs zu identifizieren. Diese Analysen zeigten, dass die Gesamtlipidzusammensetzung während der moDC-Reifung signifikant verändert wurde, was sogar eine Zunahme der Speicherlipide und Unterschiede in der relativen Häufigkeit von Membranlipiden bei der Reifung impliziert. Weiterhin zeigten Metadatenanalysen, dass Lipidveränderungen mit dem Serum-Low-Density-Lipoprotein (LDL) und dem Cholesterinspiegel im Blut der Spender assoziiert waren. Schließlich fanden wir mithilfe von Lipid-Packaging-Imaging, dass die Membran von reifen moDCs eine höhere Fluidität im Vergleich zu unreifen moDCs aufwies. Diese umfassende und quantitative Charakterisierung von reifungsassoziierten Veränderungen in moDCs schafft die Voraussetzungen für eine verbesserte Anwendung in der klinischen Anwendung.

24 Evaluierung extrazellulärer Vesikel aus Rindermilch für den Transport von gesperrten Nukleinsäure-Antisense-Oligonukleotiden

Philip Grossen, Michaela Portmann, Erich Koller, Martina Duschmalé, Tanja Minz, Sabine Sewing, Nikhil J Pandya, Sabine Kux van Geijtenbeek, Axel Ducret, Eric-André Kusznir, Sylwia Huber, Marco Berrera, Matthias E Lauer, Philippe Ringler, Bettina Nordbo , Marianne Lerbech Jensen, Filippo Sladojevich, Ravi Jagasia, Rainer Alex, Remo Gamboni, Michael Keller

Die natürliche Fähigkeit extrazellulärer Vesikel (EVs), ihre Nutzlast zu Empfängerzellen zu transportieren, hat großes Interesse geweckt, EVs als Transportvehikel für Xenobiotika wiederzuverwenden. In der vorliegenden Studie wurden aus Rindermilch gewonnene EVs (BMEVs) auf ihr Potenzial untersucht, nukleinsäuremodifizierte Antisense-Oligonukleotide (LNA-ASOs) nach oraler Verabreichung in den systemischen Kreislauf zu transportieren. Zu diesem Zweck wurde ein breites Spektrum analytischer Methoden einschließlich Proteomik und Lipidomik verwendet, um BMEVs gründlich zu charakterisieren. Wir fanden, dass eine zusätzliche Reinigung durch Dichtegradienten die Spiegel von nicht-EV-assoziierten Proteinen effizient reduzierte. Das Potenzial von BMEVs zum funktionalen Transfer von LNA-ASOs wurde mit fortschrittlichen in vitro (d. h. von hPSC abgeleitete Neuronen und primäre menschliche Zellen). Ein leichter Anstieg der zellulären LNA-ASO-Internalisierung und der Zielgenreduktion wurde beobachtet, wenn LNA-ASOs unter Verwendung von BMEVs verabreicht wurden. Bei oraler Gabe bei Mäusen wurde nur ein kleiner Bruchteil (etwa 1 % der verabreichten Gesamtdosis) von LNA-ASOs in den peripheren Geweben Leber und Niere wiedergefunden, jedoch wurde keine signifikante Verringerung der Zielgenexpression (d. h. funktioneller Knockdown) beobachtet.

25 ETNK1-Mutationen induzieren einen Mutator-Phänotyp, der mit Phosphoethanolamin rückgängig gemacht werden kann

Diletta Fontana, Mario Mauri, Rossella Renso, Mattia Docci, Ilaria Crespiatico, Lisa M Røst, Mi Jang, Antonio Niro, Deborah D'Aliberti, Luca Massimino, Mayla Bertagna, Giovanni Zambrotta, Mario Bossi, Stefania Citterio, Barbara Crescenzi, Francesca Fanelli , Valeria Cassina, Roberta Corti, Domenico Salerno, Luca Nardo, Clizia Chinello, Francesco Mantegazza, Cristina Mecucci, Fulvio Magni, Guido Cavaletti, Per Bruheim, Delphine Rea, Steen Larsen, Carlo Gambacorti-Passerini, Rocco Piazza

Rezidivierende somatische Mutationen in ETNK1 (Ethanolamin-Kinase-1) wurden bei mehreren myeloischen Malignomen identifiziert und sind für eine verminderte enzymatische Aktivität verantwortlich. Hier zeigen wir in primären Leukämiezellen und in Zelllinien, dass mutiertes ETNK1 eine signifikante Zunahme der mitochondrialen Aktivität, der ROS-Produktion und der Histon H2AX-Phosphorylierung verursacht, was letztendlich die erhöhte Akkumulation neuer Mutationen vorantreibt. Wir zeigen auch, dass Phosphoethanolamin, das Stoffwechselprodukt von ETNK1, die mitochondriale Aktivität durch eine direkte Konkurrenz mit Succinat am mitochondrialen Komplex II negativ steuert. Daher verursacht reduziertes intrazelluläres Phosphoethanolamin eine Hyperaktivierung der Mitochondrien, ROS-Produktion und DNA-Schäden. Die Behandlung mit Phosphoethanolamin kann einer Komplex-II-Hyperaktivierung entgegenwirken und einen normalen Phänotyp wiederherstellen.

26 LAPTM4B kontrolliert die Sphingolipid- und Etherlipid-Signatur kleiner extrazellulärer Vesikel

Andrea Dichlberger, Kecheng Zhou, Nils Bäck, Thomas Nyholm, Anders Backman, Peter Mattjus, Elina Ikonen, Tomas Blom

Lysosom-assoziiertes Protein Transmembrane 4B (LAPTM4B) ist ein vier Membranen umspannendes Ceramid-wechselwirkendes Protein, das die mTORC1-Signalübertragung reguliert. Hier zeigen wir, dass LAPTM4B in intraluminale Vesikel (ILVs) von multivesikulären Endosomen (MVEs) sortiert und in kleinen extrazellulären Vesikel (sEVs) in konditioniertes Zellkulturmedium und menschlichen Urin freigesetzt wird. Eine effiziente Sortierung von LAPTM4B in ILV-Membranen hängt von seiner dritten Transmembrandomäne ab, die ein Sphingolipid-Interaktionsmotiv (SLim) enthält. Eine unverzerrte Lipidomanalyse zeigt eine starke Anreicherung von Glykosphingolipiden in sEVs, die von LAPTM4B-Knockout-Zellen und von Zellen, die eine SLim-defiziente LAPTM4B-Mutante exprimieren, sezerniert werden. Das veränderte Sphingolipid-Profil wird von einer deutlichen SLim-abhängigen Co-Modulation der Etherlipid-Spezies begleitet. Die Veränderungen in der Lipidzusammensetzung von sEVs, die aus LAPTM4B-Knockout-Zellen stammen, spiegelt sich in einer erhöhten Stabilität der Membran-Nanodomänen von sEVs wider. Diese Ergebnisse identifizieren LAPTM4B als Determinante des Glycosphingolipid-Profils und der Membraneigenschaften von sEVs.

27 Plasmalipidomics von eineiigen Zwillingen, die bei Multipler Sklerose nicht übereinstimmen

Horst Penkert, Chris Lauber, Mathias J. Gerl, Christian Klose, Markus Damm, Dirk Fitzner, Andrea Flierl‐Hecht, Tania Kümpfel, Martin Kerschensteiner, Reinhard Hohlfeld, Lisa A. Gerdes, Mikael Simons

Blutbiomarker der Multiplen Sklerose (MS) können ein besseres Verständnis der Pathophysiologie liefern und eine Krankheitsüberwachung ermöglichen. Hier führten wir quantitative Schrotflinten-Lipidomics am Plasma einer einzigartigen Kohorte von 73 eineiigen Zwillingen durch, die für MS nicht übereinstimmen. Wir analysierten 243 Lipidspezies, bewerteten Lipidmerkmale wie Fettsäure‐Kettenlänge und Anzahl der Acylketten‐Doppelbindungen und wiesen Phospholipide nach, die im Plasma von Co‐Zwillingen mit MS im Vergleich zu ihren nicht betroffenen Geschwistern signifikant verändert waren. Bemerkenswerterweise waren Veränderungen bei Ether-Phosphatidylethanolaminen und Ether-Phosphatidylcholinen am deutlichsten, was auf eine Rolle der veränderten Lipid-Signalgebung bei der Krankheit hindeutet.

28 Fluidität und Lipidzusammensetzung von Peroxisomen-, Mitochondrien- und ER-Membranen aus Ölsäure-induzierten Saccharomyces cerevisiae

Katharina Reglinski, Laura Steinfort-Effelsberg, Erdinc Sezgin, Christian Klose, Harald W. Platta, Wolfgang Girzalsky, Christian Eggeling, Ralf Erdmann

Die Aufrechterhaltung einer flüssigen Lipiddoppelschicht ist der Schlüssel für die Organellenfunktion und die Lebensfähigkeit der Zellen. Angesichts der kritischen Rolle von Lipidzusammensetzungen bei der Bestimmung der Membraneigenschaften und der Organellenidentität ist es klar, dass Zellen einen ausgeklügelten Mechanismus für die Membranerhaltung während adaptiver Reaktionen auf Umweltbedingungen haben müssen. Der Schwerpunkt der vorliegenden Studie liegt auf Peroxisomen, Ölsäure-induzierbare Organellen, die für das Wachstum von Hefe unter Bedingungen von Ölsäure als einziger Kohlenstoffquelle essentiell sind. Hier isolierten wir Peroxisomen, Mitochondrien und ER aus Ölsäure-induzierten Saccharomyces cerevisiae und bestimmten die Lipidzusammensetzung ihrer Membranen unter Verwendung von Shotgun-Lipidomics und verglichen sie mit der Lipidordnung unter Verwendung von Fluoreszenzmikroskopie. Im Vergleich zu mitochondrialen und ER-Membranen waren die peroxisomalen Membranen etwas ungeordneter und durch eine deutliche Anreicherung von Phosphaditylinositol gekennzeichnet, was auf eine wichtige Rolle dieses Phospholipids bei peroxisomalen Membran-assoziierten Prozessen hinweist.

29 Die Myelinisierung peripherer Nerven wird durch PI4KB durch die Regulierung der Schwann-Zell-Golgi-Funktion gesteuert

Takashi Baba, Alejandro Alvarez-Prats, Yeun Ju Kim, Daniel Abebe, Steve Wilson, Zane Aldworth, Mark A Stopfer, John Heuser, Tamas Balla

Ein besseres Verständnis der Myelinisierung peripherer Nerven würde Patienten mit peripheren Neuropathien, einschließlich der Charcot-Marie-Tooth-Krankheit, zugute kommen. Über die Rolle, die das Golgi-Kompartiment bei den Funktionen der Schwann-Zelle (SC) spielt, ist wenig bekannt. Hier untersuchten wir die Rolle von Golgi bei der Myelinisierung peripherer Nerven bei Mäusen durch SC-spezifische genetische Inaktivierung von Phosphatidylinositol 4-kinase beta (PI4KB), einer Golgi-assoziierten Lipidkinase. Ischiasnerven solcher Mäuse zeigten dünneres Myelin von Axonen mit großem Durchmesser und starke Aberrationen in der Myelinorganisation, die die Ranvier-Knoten, die Schmidt-Lanterman-Schnittpunkte und die Cajal-Bänder betrafen. Nichtmyelinisierende SCs zeigten eine auffallende Unfähigkeit, Nervenfasern mit kleinem Durchmesser zu umhüllen. SCs mutierter Mäuse zeigten eine verzerrte Golgi-Morphologie und das Verschwinden von OSBP im cis-Golgi-Kompartiment, zusammen mit einem vollständigen Verlust von GOLPH3 aus dem gesamten Golgi. Dementsprechend waren der Cholesterin- und Sphingomyelingehalt der Ischiasnerven stark reduziert, ebenso wie die Zahl der in SCs beobachteten Caveolae. Obwohl die Leitungsgeschwindigkeit der Ischiasnerven mutierter Mäuse um 80 % abnahm, zeigten die Mäuse nur eine geringfügige Beeinträchtigung ihrer motorischen Funktionen. Unsere Analyse ergab, dass die von PI4KB unterstützten Golgi-Funktionen von entscheidender Bedeutung für die richtige Myelinisierung durch die Kontrolle des Lipidstoffwechsels, der Proteinglykosylierung und der Organisation von Mikrovilli in den Ranvier-Knoten peripherer Nerven sind.

30 Methoden und Zusammensetzungen in Bezug auf Chondrisomen aus kultivierten Zellen

Geoffrey A Von Maltzahn, John M Milwid, Michael T Mee, Jacob Rosenblum-Rubens, David Chess, Kyle M Trudeau, Kiana Mahdaviani, Jacob Feala

Mitochondrien sind membrangebundene subzelluläre Strukturen, die in eukaryontischen Zellen vorkommen. Mitochondrien werden manchmal als Kraftwerke der Zellen bezeichnet und erzeugen den größten Teil der Energie der Zelle in Form von Adenosintriphosphat (ATP) durch die Atmung. Schäden und nachfolgende Dysfunktionen von Mitochondrien sind wichtige Faktoren bei einer Reihe von menschlichen Erkrankungen. Hierin beschrieben sind neue Zubereitungen von Chondrisomen, die von Mitochondrien abgeleitet sind, und verwandte Verfahren, die vorteilhafte und überraschende Qualitäten zur Verwendung in humanpharmazeutischen und veterinärmedizinischen Anwendungen aufweisen. Hierin beschriebene Chondrisom-Zubereitungen und -Verfahren haben vorteilhafte strukturelle Eigenschaften, Ausbeute, Konzentration, Stabilität, Lebensfähigkeit, Integrität oder Funktion, z. B. eine bioenergetische oder biologische Funktion, zur Verwendung in therapeutischen Anwendungen. Dementsprechend bietet die Erfindung in einem Aspekt eine pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend eine Zubereitung von isolierten Chondrisomen, abgeleitet von kultivierten Zellen, und einen pharmazeutisch verträglichen Träger.

31 Methoden und Zusammensetzungen in Bezug auf Chondrisomen aus Blutprodukten

Geoffrey A Von Maltzahn, John M Milwid, Michael T Mee, Jacob Rosenblum-Rubens, David Chess, Kyle M Trudeau, Kiana Mahdaviani, Jacob Feala

Mitochondrien sind membrangebundene subzelluläre Strukturen, die in eukaryontischen Zellen vorkommen. Mitochondrien werden manchmal als Kraftwerke der Zellen bezeichnet und erzeugen den größten Teil der Energie der Zelle in Form von Adenosintriphosphat (ATP) durch die Atmung. Schäden und nachfolgende Dysfunktionen von Mitochondrien sind wichtige Faktoren bei einer Reihe von menschlichen Erkrankungen. Hierin beschrieben sind neue Zubereitungen von Chondrisomen, die aus Blut oder Blutprodukten stammen, und verwandte Verfahren, die vorteilhafte und überraschende Qualitäten zur Verwendung in humanpharmazeutischen und veterinärmedizinischen Anwendungen aufweisen. Hierin beschriebene Chondrisom- und Mitopartikel-Zubereitungen und -Verfahren haben vorteilhafte strukturelle Eigenschaften, Ausbeute, Konzentration, Stabilität, Lebensfähigkeit, Integrität oder Funktion, z. B. eine bioenergetische oder biologische Funktion, zur Verwendung in therapeutischen Anwendungen. Dementsprechend bietet die Erfindung in einem Aspekt eine pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend eine Zubereitung von isolierten Chondrisomen und/oder Mitopartikeln, abgeleitet aus Blut oder einem Blutprodukt, und einen pharmazeutisch verträglichen Träger.

32 Phosphatidylcholine aus Pieris brassicae-Eiern aktivieren eine Immunantwort bei Arabidopsis

Elia Stahl, Théo Brillatz, Emerson Ferreira Queiroz, Laurence Marcourt, André Schmiesing, Olivier Hilfiker, Isabelle Riezman, Howard Riezman, Jean-Luc Wolfender, Philippe Reymond

Die Erkennung konservierter mikrobieller Moleküle aktiviert Immunreaktionen in Pflanzen, ein Prozess, der als Pattern-Triggered Immunity (PTI) bezeichnet wird. In ähnlicher Weise lösen Insekteneier Abwehrmechanismen aus, die die Eientwicklung behindern oder Raubtiere anlocken, aber Informationen über die Natur der Ei-assoziierten Auslöser sind rar. Wir führten eine unverzerrte bioaktivitätsgesteuerte Fraktionierung von Eiern des Schmetterlings Pieris brassicae durch. Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie und Massenspektrometrie aktiver Fraktionen führten zur Identifizierung von Phosphatidylcholinen (PCs). PCs werden aus Insekteneiern freigesetzt und induzieren die Ansammlung von Salicylsäure und H2O2, die Expression von Abwehrgenen und den Zelltod bei Arabidopsis, die alle ein Kennzeichen von PTI darstellen. Aktive PCs enthalten hauptsächlich C16- bis C18-Fettacylketten mit verschiedenen Entsättigungsgraden, was auf eine relativ breite Ligandenspezifität des/der Zelloberflächenrezeptoren(s) schließen lässt. Die Entdeckung von PCs als Ei-assoziierte molekulare Muster (EAMPs) veranschaulicht die akute Fähigkeit von Pflanzen, konservierte immunogene Muster von ihren Feinden zu erkennen, sogar von scheinbar passiven Strukturen wie Eiern.

33 Zelltyp- und Hirnregion-aufgelöstes Mäusehirn-Lipidom

Dirk Fitzner, Jakob M. Bader, Horst Penkert, Caroline G. Bergner, Minhui Su, Marie-Theres Weil, Michal A. Surma, Matthias Mann, Christian Klose, Mikael Simons

Gen- und Proteinexpressionsdaten bieten nützliche Ressourcen zum Verständnis der Gehirnfunktion, aber über die Lipidzusammensetzung des Gehirns ist wenig bekannt. Hier führen wir quantitative Schrotflinten-Lipidomik durch, die eine zelltypaufgelöste Beurteilung der Lipidzusammensetzung des Mäusehirns ermöglicht. Wir quantifizieren rund 700 Lipidspezies und bewerten Lipidmerkmale wie Fettsäurekettenlänge, Hydroxylierung und Anzahl der Acylketten-Doppelbindungen, um so zelltyp- und hirnregionspezifische Lipidprofile bei erwachsenen Mäusen sowie bei alten Mäusen zu identifizieren , in Apolipoprotein-E-defizienten Mäusen, in einem Modell der Alzheimer-Krankheit und in Mäusen, die mit unterschiedlichen Diäten gefüttert wurden. Wir integrieren auch Lipid mit Proteinexpressionsprofilen, um in bestimmten Zelltypen angereicherte Lipidwege vorherzusagen, wie z. B. die Fettsäure-β-Oxidation in Astrozyten und den Sphingolipid-Stoffwechsel in Mikroglia. Diese Ressource ergänzt bestehende Gehirnatlanten der Gen- und Proteinexpression und kann nützlich sein, um die Rolle von Lipiden bei der Gehirnfunktion zu verstehen.

34 Toleranz gelagerter Wildschwein-Spermatozoen gegenüber autologem Samenplasma: ein proteomischer und lipidomischer Ansatz

Lisa Höfner, Anne-Marie Luther, Alessandra Palladini, Thomas Fröhlich, Dagmar Waberski

Eine langfristige Exposition von flüssig konservierten Eberspermatozoen gegenüber Samenplasma (SP) kann zu einer dramatischen Spermienschädigung führen. In dieser Studie wurde untersucht, ob die Sensitivität von Spermatozoen gegenüber SP eine Eberspezifität aufweist und ob entsprechende Biomarker identifiziert werden können.Aufeinanderfolgende Ejakulate (n = 4–5) von 19 Ebern wurden zentrifugiert, mit einem pH-stabilisierenden Extender mit 10 % (v/v) autologem SP verdünnt und mittels computergestützter Samenanalyse und Durchflusszytometrie ausgewertet. Bis zur 144 h Lagerung zeigten vier Eber konstant hohe Spermienmotilität, Lebensfähigkeit und Mitochondrienaktivität und ein Eber wies konstant niedrige Werte auf. Bei den anderen Ebern war die Intra-Eber-Variabilität hoch. Das Screening von SP (n = 12 Proben) auf Proteinmarker mittels Massenspektrometrie identifizierte drei Proteinkandidaten, von denen die Granulinvorläufer, Legumin und AWN 0,5 bis 0,9 log2-fach weniger häufig waren (p Zusammenfassung lesen Zusammenfassung schließen

35 Die Differenzierung von humanen epidermalen Stammzellen wird durch spezifische Lipid-Unterarten moduliert

Matteo Vietri Rudan, Ajay Mishra, Christian Klose, Ulrike S. Eggert, Fiona M. Watt

Während die Lipide der äußeren Schichten der Epidermis von Säugetieren und ihr Beitrag zur Barrierebildung ausführlich beschrieben wurden, bleibt die Rolle einzelner Lipidspezies beim Einsetzen der Keratinozytendifferenzierung unbekannt. Eine lipidomische Analyse primärer humaner Keratinozyten zeigte eine Akkumulation zahlreicher Lipidspezies während der Suspensions-induzierten Differenzierung. Ein kleiner interferierender RNA-Screen von 258 lipidmodifizierenden Enzymen identifizierte zwei Gene, die beim Knockdown die epidermale Differenzierung induzierten: ELOVL1, kodierend für die Verlängerung von sehr langkettigen Fettsäuren Protein 1, und SLC27A1, kodierend für das Fettsäuretransportprotein 1. Durch die Überschneidung von lipidomischen Datensätzen aus Suspensions-induzierter Differenzierung und Knockdown-Keratinozyten identifizierten wir mögliche bioaktive Lipid-Unterarten als Differenzierungsregulatoren. Mehrere davon – Ceramide und Glucosylceramide – induzierten eine Differenzierung, wenn sie den primären Keratinozyten in Kultur zugesetzt wurden. Unsere Ergebnisse zeigen das Potenzial von Lipid-Unterarten, den Austritt aus dem epidermalen Stammzellkompartiment zu regulieren.

36 Eine quantitative Analyse der zellulären Lipidzusammensetzung bei akutem proteotoxischem ER-Stress zeigt Spezifität bei der Produktion asymmetrischer Lipide

John Reinhard, Carsten Mattes, Kristina Väth, Toni Radanović, Michal A Surma, Christian Klose, Robert Ernst

Die ungefaltete Proteinantwort (UPR) ist von zentraler Bedeutung für die Homöostase des endoplasmatischen Retikulums (ER), indem sie ihre Größe und Proteinfaltungskapazität kontrolliert. Wenn es durch ungefaltete Proteine ​​im ER-Lumen oder aberrante Lipidzusammensetzungen aktiviert wird, passt das UPR die Expression von Hunderten von Zielgenen an, um dem ER-Stress entgegenzuwirken. Die proteotoxischen Medikamente Dithiothreitol (DTT) und Tunicamycin (TM) werden häufig verwendet, um eine Fehlfaltung von Proteinen im ER zu induzieren und die UPR zu untersuchen. Ihr potenzieller Einfluss auf die zelluläre Lipidzusammensetzung wurde jedoch nie systematisch untersucht. Hier berichten wir über die quantitative, zelluläre Lipidzusammensetzung von Saccharomyces cerevisiae während akutem, proteotoxischem Stress in sowohl reichhaltigen als auch synthetischen Medien. Wir zeigen, dass DTT einen schnellen Umbau des Lipidoms bewirkt, wenn es in reichem Medium in wachstumshemmenden Konzentrationen verwendet wird, während TM unter unseren Kultivierungsbedingungen nur einen marginalen Einfluss auf das Lipidom hat. Wir formulieren Empfehlungen, wie die UPR-Aktivierung durch proteotoxischen Stress ohne Störungen durch einen gestörten Fettstoffwechsel untersucht werden kann. Darüber hinaus legen unsere Daten einen komplizierten Zusammenhang zwischen der Zellwachstumsrate, der Häufigkeit des ER und dem Fettsäurestoffwechsel nahe. Wir zeigen, dass Saccharomyces cerevisiae asymmetrische Lipide mit zwei gesättigten Fettacylketten produzieren kann, die sich in der Länge erheblich unterscheiden. Diese Beobachtungen weisen darauf hin, dass die Paarung von gesättigten Fettacylketten streng kontrolliert wird und legen eine evolutionäre Konservierung asymmetrischer Lipide und ihrer Biosynthesemaschinen nahe.

37 Lipide in multiresistenten Bakterien

Die Entdeckung und Beschreibung des ersten antibiotischen Wirkstoffs im Jahr 1928 war ein Meilenstein in der Pharmaforschung, und die Entwicklung weiterer Antibiotika verhalf der modernen Medizin zum Gedeihen und Gedeihen. Antibiotika verhindern die Ausbreitung von Infektionen und helfen dem Immunsystem, eindringende Krankheitserreger wie Bakterien abzuwehren. Ihr weitverbreiteter Einsatz hat einen Nachteil: Viele Bakterien entwickelten Strategien, um Antibiotika zu widerstehen und machten sie damit wirkungslos. Die Entwicklung neuer Antibiotika allein soll multiresistente Bakterien nicht stoppen. Eine neue Strategie zeichnet sich ab.

38 Lipidbasierte Adjuvantien in Impfstoffen

Impfstoffe trainieren das Immunsystem, Krankheitserreger zu erkennen. Um dies zu erreichen, führen sie dem Körper Antigene zu, um eine Immunantwort auszulösen. Die Impfstoffentwicklung kann auf Wirkstoffe zählen, die die Wirkung der Antigene im menschlichen Körper verstärken, indem sie mit weniger Antigen eine stärkere Immunreaktion auslösen. Diese Impfstoffkomponenten werden als Adjuvantien bezeichnet, sie sind die magische Sauce moderner Impfstoffe. Impfstoffen werden Adjuvantien zugesetzt, um ihre Wirksamkeit zu steigern, aber die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen waren bisher kaum verstanden.

39 Massenspektrometrie-basierte Lipidomik von oralem Plattenepithelkarzinomgewebe zeigt einen abweichenden Cholesterin- und Glycerophospholipid-Stoffwechsel – eine Pilotstudie

Amy Dickinson, Mayank Saraswat, Sakari Joenväärä, Rahul Agarwal, Daniel Jyllikoski, Tommy Wilkman, Antti Mäkitie, Suvi Silén

Die Reprogrammierung des Lipidstoffwechsels ist ein Kennzeichen von Krebs. Der Fettstoffwechsel wird durch zahlreiche Enzyme reguliert, von denen viele von mehreren auf dem Markt erhältlichen Medikamenten gezielt werden. Unser Ziel war es, die Lipidveränderungen beim oralen Plattenepithelkarzinom (OSCC) als Grundlage für das Verständnis seines Lipidstoffwechsels zu charakterisieren und so potenzielle therapeutische Angriffspunkte zu identifizieren. Wir verglichen Lipidspezies, -klassen und Glycerophospholipid (GPL)-Fettsäurespezies zwischen gepaartem Tumorgewebe und gesunden Mundschleimhautproben von 10 OSCC-Patienten mit einem QExactive-Massenspektrometer. Nach Filterung der 1370 identifizierten Lipidarten analysierten wir 349 Arten: 71 waren bei OSCC signifikant erhöht. Der GPL-Stoffwechselweg wurde am stärksten durch die Lipide repräsentiert, die sich in OSCC unterschieden (P = 0,005). Cholesterin und die GPLs Phosphatidylcholine, Phosphatidylethanolamine und Phosphatidylinositole waren im OSCC-Gewebe am signifikantesten erhöht (FC 1.8, 2.0, 2.1 und 2.3 und P = 0,003, P = 0,005, P = 0,002, P = 0,007). Zusammenfassend haben wir eine Verschiebung des Lipidstoffwechsels in diesen OSCC-Proben durch Charakterisierung der detaillierten Landschaft nachgewiesen. Überwiegend waren der Cholesterin- und GPL-Stoffwechsel verändert, was darauf hindeutet, dass Wechselwirkungen mit regulatorischen Sterol-Bindungsproteinen beteiligt sein könnten. Die Veränderungen der FA-Zusammensetzung der GPLs deuten auf eine erhöhte De-novo-Lipogenese hin.

40 Targeting von Lipidtröpfchen Lysophosphatidylcholin für die Cisplatin-Chemotherapie

Lumin Chen, Wen-Lung Ma, Wei-Chung Cheng, Juan-Cheng Yang, Hsiao-Ching Wang, Yu-Ting Su, Azaj Ahmad, Yao-Ching Hung, Wei-Chun Chang

Diese Studie zielt darauf ab, den Lipidmechanismus in Richtung auf eine Resistenz gegenüber einer Platin‐Chemotherapie mit niedriger Dichte durch Lipoproteinrezeptoren (LDLR) zu untersuchen. Durch den Einsatz der Lipid-Profiling-Technologie wurde festgestellt, dass der LDLR-Knockdown die lysosomalen Lipide erhöht und die membranösen Lipidspiegel in EOC-Zellen verringert. LDLR‐Knockdown regulierte auch ethergebundenes Phosphatidylethanolamin (PE‐O, Lysosomen oder Peroxisomen) und hochreguliertes Lysophosphatidylcholin [LPC, Lipid Droplet (LD)]. Dies impliziert, dass die Art und Weise der Verwendung des Lands-Zyklus (Umwandlung von Lysophospholipiden) für LDs die Cisplatin-Empfindlichkeit beeinflussen könnte. Die bioinformatischen Analysen zeigten, dass der LDLR‐bedingte Lipideintrag in die LD und nicht eine endogene Lipidressource (z. B. Kennedy‐Pfad) die EOC‐Prognose von Platin‐Chemotherapiepatienten steuert. Darüber hinaus erhöhte der LDLR‐Knockdown die Zahl der Platin‐DNA‐Addukte und verringerte die LD‐Platinmenge. Durch die Verwendung eines hergestellten LPC‐Liposom‐Cisplatin(LLC)‐Wirkstoffs stieg die Zahl der Platin‐DNA‐Addukte in LLC‐behandelten insensitiven Zellen signifikant an. Darüber hinaus erhöhte sich der Cisplatin-Gehalt in LDs bei einer LLC-Behandlung. Darüber hinaus wurden Lipidprofile von 22 Karzinomzellen mit unterschiedlicher Cisplatin-Sensitivität (9 sensitiv vs 13 insensitiv) erfasst. Diese Profile zeigten niedrige Speicherlipidspiegel in unempfindlichen Zellen. Dieses Ergebnis legt nahe, dass LD-Lipidom ein häufiger Signalweg bei mehreren Krebsarten für die Platinsensitivität bei EOC sein könnte. Schließlich unterdrückte LLC sowohl das Trainings- als auch das Testset für Cisplatin‐unempfindliche humane Karzinomzellen. Daher kann die LDLR‐Platinunempfindlichkeit auf einen defekten Lands‐Zyklus zurückzuführen sein, der die LPC‐Produktion in LDs behindert. Die Verwendung der Lipidom-Beurteilung mit dem neu formulierten LLC kann eine vielversprechende Methode der Krebs-Chemotherapie sein.

41 Übermäßige Lipin-Enzymaktivität trägt zur rezessiven TOR1A-Erkrankung und DYT-TOR1A-Dystonie bei

Ana Cascalho, Joyce Foroozandeh, Lise Hennebel, Jef Swerts, Christine Klein, Stef Rous, Beatriz Dominguez Gonzalez, Antonio Pisani, Maria Meringolo, Sandra F. Gallego, Patrik Verstreken, Philip Seibler, Rose E Goodchild

TOR1A/TorsinA-Mutationen verursachen zwei unheilbare Krankheiten: ein rezessives angeborenes Syndrom, das tödlich sein kann, und eine dominant vererbte kindliche Dystonie (DYT-TOR1A). TorsinA wurde mit dem Phosphatidsäure-Lipidstoffwechsel bei Drosophila melanogaster in Verbindung gebracht. Hier bewerten wir die Rolle von Phosphatidsäure-Phosphatase (PAP)-Enzymen bei TOR1A-Erkrankungen unter Verwendung von induzierten pluripotenten Stammzellen-abgeleiteten Neuronen von Patienten und Mausmodellen der rezessiven Tor1a-Krankheit. Wir stellen fest, dass die Lipin-PAP-Enzymaktivität in menschlichen DYT-TOR1A-Dystonie-Patientenzellen und in den Gehirnen von vier verschiedenen Tor1a-Mausmodellen abnormal erhöht ist. Sein Schweregrad korrelierte auch mit der Dosierung der Tor1a/TOR1A-Mutation. Wir untersuchten die Rolle einer übermäßigen Lipinaktivität bei der neurologischen Dysfunktion von Mausmodellen mit Tor1a-Krankheit, indem wir diese mit Lpin1-Knock-out-Mäusen kreuzten. Die genetische Reduktion von Lpin1 verbesserte das Überleben von Mäusen mit rezessivem Tor1a-Krankheitsmodell und unterdrückte Neurodegeneration, motorische Dysfunktion und Kernmembranpathologie. Diese Daten belegen, dass Mutationen der TOR1A-Erkrankung einen abnormalen Phosphatidsäure-Stoffwechsel verursachen und legen nahe, dass Ansätze, die die Lipin-PAP-Enzymaktivität unterdrücken, für TOR1A-Erkrankungen therapeutisch nützlich sein könnten.

42 Phosphoinositid-Profil der Netzhaut der Maus

Stella Finkelstein, Sidney M Gospe III, Kai Schuhmann, Andrej Shevchenko, Vadim Y Arshavsky, Ekaterina S Lobanova

Es ist bekannt, dass Phosphoinositide in eukaryontischen Zellen mehrere Rollen spielen. Obwohl berichtet wurde, dass eine Fehlregulation des Phosphoinositid-Stoffwechsels in der Netzhaut Sehstörungen bei Tiermodellen und menschlichen Patienten verursacht, ist unser Verständnis der Phosphoinositid-Zusammensetzung der Netzhaut begrenzt. Hier berichten wir über eine Charakterisierung des Phosphoinositid-Profils der Netzhaut der Maus und eine Analyse der subzellulären Lokalisation der wichtigsten phosphorylierten Phosphoinositid-Formen in lichtempfindlichen Photorezeptorneuronen. Mittels Chromatographie von deacylierten Phosphatidylinositol-Kopfgruppen haben wir PI(4,5)P2 und PI(4)P als zwei hauptsächliche phosphorylierte Phosphoinositide in der Netzhaut nachgewiesen. Mittels hochauflösender Massenspektrometrie haben wir 18:0/20:4 und 16:0/20:4 als Hauptfettsäureketten von retinalen Phosphoinositiden identifiziert. Schließlich zeigte die Analyse von fluoreszierenden Phosphoinositid-Sensoren in Stäbchen-Photorezeptoren unterschiedliche subzelluläre Verteilungsmuster der wichtigsten Phosphoinositide. Der PI(4,5)P2-Reporter war in den inneren Segmenten und Synapsen angereichert, wurde aber in den lichtempfindlichen äußeren Segmenten kaum nachgewiesen. Der PI(4)P-Reporter wurde hauptsächlich in den äußeren und inneren Segmenten und den Bereichen um die Kerne herum gefunden, aber in geringerem Maße in der synaptischen Region. Diese Ergebnisse unterstützen zukünftige mechanistische Studien, die die biologische Bedeutung der wichtigsten Mono- (PI(4)P) und Bisphosphat (PI(4,5)P2) Phosphatidylinositole in der Photorezeptorbiologie und Netzhautgesundheit definieren.

43 Avicin G ist ein potenter Sphingomyelinase-Inhibitor und blockiert die onkogene K- und H-Ras-Signalübertragung

Christian M. Garrido, Karen M. Henkels, Kristen M. Rehl, Hong Liang, Yong Zhou, Jordan U. Gutterman, Kwang-Jin Cho

K-Ras muss für seine biologische Aktivität hauptsächlich mit der Plasmamembran (PM) interagieren. Daher ist die Unterbrechung der K-Ras-PM-Interaktion ein gangbarer Ansatz, um die onkogene K-Ras-Aktivität zu blockieren. Hier fanden wir heraus, dass Avicin G, eine Familie natürlicher pflanzlicher Triterpenoid-Saponine aus Acacia victoriae, K-Ras aus dem PM fehllokalisiert und die räumliche Organisation von onkogenem K-Ras und H-Ras durch PM durch Abbau von Phosphatidylserin (PtdSer) und Cholesterin stört Inhalt jeweils auf der inneren PM-Broschüre. Avicin G hemmt auch die onkogene K- und H-Ras-Signalausgabe und das Wachstum von K-Ras-süchtigen Pankreas- und nicht-kleinzelligen Lungenkrebszellen. Wir haben außerdem festgestellt, dass Avicin G die lysosomale Aktivität stört und die zelluläre Lokalisation und Aktivität neutraler und saurer Sphingomyelinasen (SMasen) stört, was zu erhöhten zellulären Sphingomyelin (SM)-Spiegeln und einer veränderten SM-Verteilung führt. Darüber hinaus zeigen wir, dass neutrale SMase-Inhibitoren die PM-Lokalisierung von K-Ras und PtdSer sowie die onkogene K-Ras-Signalgebung stören. Zusammenfassend identifiziert diese Studie Avicin G als einen neuen potenten Anti-Ras-Inhibitor und legt nahe, dass neutrale SMase ein handhabbares Ziel für die Entwicklung von Anti-K-Ras-Therapeutika sein kann.

44 Dysfunktionelle oxidative Phosphorylierung leitet den Abbau von verzweigtkettigen Aminosäuren auf die Lipogenese in der Skelettmuskulatur um

Cristina Sánchez‐González, Cristina Nuevo‐Tapioles, Juan C. Herrero Martín, Marta P. Pereira, Sandra Serrano Sanz, Ana Ramírez de Molina, José M. Cuezva, Laura Formentini

Es ist umstritten, ob eine mitochondriale Dysfunktion in der Skelettmuskulatur Ursache oder Folge von Stoffwechselstörungen ist. Hier zeigen wir, dass die In‐vivo‐Hemmung der mitochondrialen ATP‐Synthase im Muskel die Lipidhomöostase des gesamten Körpers verändert. Mäuse mit eingeschränkter mitochondrialer ATP‐Synthase‐Aktivität zeigten intrafaserige Lipidtröpfchen, eine Fehlregulation von Acylglyceriden und höhere Ablagerungen im viszeralen Fettgewebe, was diese Tiere auf eine Insulinresistenz vorbereitet. Diese mitochondriale Energiekrise erhöht die Laktatproduktion, verhindert die Fettsäure‐β‐Oxidation und zwingt den Katabolismus von verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAA), um Acetyl‐CoA für die De‐novo‐Lipidsynthese bereitzustellen. Die Muskelakkumulation von Acetyl‐CoA wiederum führt zu einer acetylierungsabhängigen Hemmung des mitochondrialen Atmungskomplexes II, was zu einer Dysfunktion der oxidativen Phosphorylierung führt, was zu einer erhöhten ROS‐Produktion führt. Durch Screening von 702 von der FDA zugelassenen Medikamenten haben wir Edaravon als potentes mitochondriales Antioxidans und Enhancer identifiziert. Die Verabreichung von Edaravon stellte die ROS- und Lipidhomöostase in der Skelettmuskulatur wieder her und stellte die Insulinsensitivität wieder her. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass muskuläre mitochondriale Störungen die Ursache von Stoffwechselstörungen sind und dass Edaravon eine potenzielle Behandlung für diese Krankheiten ist.

45 Diacylglycerin-Kinase- und Phospholipase-D-Hemmer verändern das zelluläre Lipidom und die endosomale Sortierung zum Golgi-Apparat

Anne B Dyve Lingelem, Simona Kavaliauskiene, Ruth Halsne, Tove I Klokk, Michal A Surma, Christian Klose, Tore Skotland, Kirsten Sandvig

Die Membranlipide Diacylglycerol (DAG) und Phosphatidsäure (PA) sind wichtige sekundäre Botenstoffe, die den Membrantransport regulieren können, indem sie Proteine ​​an die Membran rekrutieren und biophysikalische Membraneigenschaften verändern. DAG und PA sind am Transport vom Golgi-Apparat zu den Endosomen beteiligt, und wir haben hier untersucht, ob Veränderungen dieser Lipide für die Regulierung des Transports zum Golgi unter Verwendung des Proteintoxins Ricin wichtig sein könnten. Die Modulation von DAG- und PA-Spiegeln unter Verwendung von DAG-Kinase- (DGK) und Phospholipase-D-(PLD)-Inhibitoren ergab eine starke Zunahme des retrograden Ricintransports, hatte jedoch nur geringe Auswirkungen auf das Ricin-Recycling oder den -Abbau. Die Behandlung mit Inhibitoren hatte einen starken Einfluss auf die Morphologie des Endosoms und erhöhte die Endosomentubulation und -größe. Darüber hinaus war Ricin in diesen röhrenförmigen Strukturen zusammen mit Proteinen vorhanden, von denen bekannt ist, dass sie den retrograden Transport regulieren. Unter Verwendung von siRNA zum Abbau verschiedener Isoformen von PLD und DGK fanden wir heraus, dass mehrere Isoformen von PLD und DGK an der Regulierung des Ricintransports zum Golgi beteiligt sind. Schließlich stellten wir bei der Durchführung einer Lipidomanalyse fest, dass der DGK-Inhibitor einen schwachen, aber erwarteten Anstieg der DAG-Spiegel ergab, während der PLD-Inhibitor einen starken und unerwarteten Anstieg der DAG-Spiegel ergab, was zeigt, dass es wichtig ist, bei der Verwendung von Inhibitoren eine Lipidomanalyse durchzuführen des Fettstoffwechsels.

46 Fusosome Zusammensetzungen für die Lieferung von hämatopoetischen Stammzellen

Geoffrey A Von Maltzahn, Jacob Rosenblum-Rubens, Jagesh V Shah, Albert Ruzo Matias, Ferdinando Pucci, John M Milwid, Michael T Mee, Neal F Gordon

Komplexe Biologien sind vielversprechende therapeutische Kandidaten für eine Vielzahl von Krankheiten. Es ist jedoch schwierig, große biologische Wirkstoffe in eine Zelle zu bringen, da die Plasmamembran als Barriere zwischen der Zelle und dem extrazellulären Raum wirkt. Es besteht in der Technik ein Bedarf an neuen Verfahren zum Einbringen komplexer Biologien in Zellen in einem Subjekt. Die vorliegende Offenbarung stellt zumindest teilweise fusosomische Verfahren und Zusammensetzungen zur in-vivo-Abgabe bereit. In einigen Ausführungsformen umfasst das Fusosom eine Kombination von Elementen, die die Spezifität für Zielzellen fördern, z. B. eines oder mehrere von einem Fusogen, einem positiven zielzellspezifischen regulatorischen Element und einem nicht-zielzellspezifischen regulatorischen Element. In einigen Ausführungsformen umfasst das Fusosom eine oder mehrere Modifikationen, die eine Immunantwort gegen das Fusosom verringern.

47 Fusosom-Zusammensetzungen für die T-Zell-Lieferung

Geoffrey A Von Maltzahn, Jacob Rosenblum-Rubens, Jagesh V Shah, Albert Ruzo Matias, Ferdinando Pucci, John M Milwid, Michael T Mee, Neal F Gordon

Komplexe Biologien sind vielversprechende therapeutische Kandidaten für eine Vielzahl von Krankheiten. Es ist jedoch schwierig, große biologische Wirkstoffe in eine Zelle zu bringen, da die Plasmamembran als Barriere zwischen der Zelle und dem extrazellulären Raum wirkt. Es besteht in der Technik ein Bedarf an neuen Verfahren zum Einbringen komplexer Biologien in Zellen in einem Subjekt. Die vorliegende Offenbarung stellt zumindest teilweise fusosomische Verfahren und Zusammensetzungen zur in-vivo-Abgabe bereit. In einigen Ausführungsformen umfasst das Fusosom eine Kombination von Elementen, die die Spezifität für Zielzellen fördern, z. B. eines oder mehrere von einem Fusogen, einem positiven zielzellspezifischen regulatorischen Element und einem nicht-zielzellspezifischen regulatorischen Element. In einigen Ausführungsformen umfasst das Fusosom eine oder mehrere Modifikationen, die eine Immunantwort gegen das Fusosom verringern.

48 Fusosom-Zusammensetzungen für die ZNS-Abgabe

Geoffrey A Von Maltzahn, Jacob Rosenblum-Rubens, Jagesh V Shah, Albert Ruzo Matias, Ferdinando Pucci, John M Milwid, Michael T Mee, Neal F Gordon

Komplexe Biologien sind vielversprechende therapeutische Kandidaten für eine Vielzahl von Krankheiten. Es ist jedoch schwierig, große biologische Wirkstoffe in eine Zelle zu bringen, da die Plasmamembran als Barriere zwischen der Zelle und dem extrazellulären Raum wirkt. Es besteht in der Technik ein Bedarf an neuen Verfahren zum Einbringen komplexer Biologien in Zellen in einem Subjekt. Die vorliegende Offenbarung stellt zumindest teilweise fusosomische Verfahren und Zusammensetzungen zur in-vivo-Abgabe bereit.In einigen Ausführungsformen umfasst das Fusosom eine Kombination von Elementen, die die Spezifität für Zielzellen fördern, z. B. eines oder mehrere von einem Fusogen, einem positiven zielzellspezifischen regulatorischen Element und einem nicht-zielzellspezifischen regulatorischen Element. In einigen Ausführungsformen umfasst das Fusosom eine oder mehrere Modifikationen, die eine Immunantwort gegen das Fusosom verringern.

49 Der Lipidomatlas der Zellmembranen von Säugetieren zeigt hierarchische Variationen, die durch Kulturbedingungen, subzelluläre Membranen und Zelllinien induziert werden

Jessica L. Symons, Kwang-Jin Cho, Jeffrey T. Chang, Guangwei Du, M. Neal Waxham, John F. Hancock, Ilya Levental, Kandice R. Levental

Lipidmembranen sind allgegenwärtige biologische Organisatoren, die für die strukturelle und funktionelle Kompartimentierung der Zelle und der subzellulären Organellen erforderlich sind. Membranen in lebenden Zellen sind in ihrer Zusammensetzung komplex und umfassen Hunderte von dynamisch regulierten, unterschiedlichen Lipidspezies. Die Zellphysiologie erfordert eine strenge Regulierung dieser Lipidomprofile, um die richtige Membranfunktionalität zu erreichen. Während einige allgemeine Merkmale von gewebe- und organellenspezifischen Lipidkomplementen identifiziert wurden, ist weniger über detaillierte Lipidomvariationen bekannt, die durch zellintrinsische oder extrinsische Faktoren verursacht werden. Hier verwenden wir Schrotflinten-Lipidomik, um detaillierte, umfassende Lipidome einer Vielzahl von kultivierten und primären Säugetiermembranpräparaten zu berichten, um Trends und Variationsquellen zu identifizieren. Die unverzerrte Hauptkomponentenanalyse (PCA) zeigt eine klare Trennung zwischen kultivierten und primären Zellen, wobei primäre Erythrozyten, synaptische Membranen und andere Säugergewebe-Lipidome stark von allen kultivierten Zelllinien und auch voneinander abweichen. Ganz allgemein wurden kultivierte Zellmembranpräparationen durch ihren Mangel an mehrfach ungesättigten Lipiden unterschieden. Kultivierte Säugerzelllinien waren einander vergleichsweise ähnlich, obwohl wir klare, hoch reproduzierbare Lipidomsignaturen einzelner Zelllinien und deren Plasmamembran-(PM)-Isolierungen entdeckten. Diese Messungen beginnen, einen umfassenden Lipidom-Atlas von Säugerzellen und -geweben zu erstellen, der einige wichtige Variationsquellen identifiziert. Diese Beobachtungen werden es ermöglichen, die Regulation und funktionelle Bedeutung von Säugetierlipidomen in verschiedenen Kontexten zu untersuchen.

50 Plasmamembranen sind asymmetrisch in Lipid-Unsättigung, Packung und Proteinform

Joseph H. Lorent, Kandice R. Levental, Lakshmi Ganesan, G. Rivera-Longsworth, Erdinc Sezgin, Milka D. Doktorova, Edward Lyman, Ilya Levental

Ein grundlegendes Merkmal zellulärer Plasmamembranen (PMs) ist eine asymmetrische Lipidverteilung zwischen den zweischichtigen Segeln. Es wurden jedoch weder die detaillierten, umfassenden Zusammensetzungen einzelner PM-Blätter noch wie diese zu strukturellen Membranasymmetrien beitragen, definiert. Wir berichten über die unterschiedlichen Lipidome und biophysikalischen Eigenschaften beider Monoschichten in lebenden Säugetier-PMs. Die Phospholipid-Unsättigung ist dramatisch asymmetrisch, wobei das zytoplasmatische Segel ungefähr zweifach ungesättigter ist als das exoplasmatische Segel. Atomistische Simulationen und Spektroskopie von Blättchen-selektiven Fluoreszenzsonden zeigen, dass das äußere PM-Blättchen stärker gepackt und weniger diffus ist als das innere Segel, wobei diese biophysikalische Asymmetrie im endozytischen System erhalten bleibt. Die strukturelle Asymmetrie der PM spiegelt sich in den asymmetrischen Strukturen der Proteintransmembrandomänen wider. Diese strukturellen Asymmetrien sind in ganz Eukaryota konserviert, was auf grundlegende Prinzipien des Zelldesigns schließen lässt.

51 Der mitochondriale Importkomplex MIM fungiert als Haupttranslokase für α-helikale Außenmembranproteine

Kim Nguyen Doan, Alexander Grevel, Christoph U Mårtensson, Lars Ellenrieder, Nicolas Thornton, Lena-Sophie Wenz, Lukasz Opaliński, Bernard Guiard, Nikolaus Pfanner, Thomas Becker

Die mitochondriale Außenmembran enthält integrale Proteine ​​mit α-helikalen Membranankern oder einem transmembranen β-Fass. Die Translocase der äußeren Membran (TOM) kooperiert mit der Sortier- und Montagemaschinerie (SAM) beim Import von β-Barrel-Proteinen, während der mitochondriale Import (MIM)-Komplex Vorläufer von mehrspannenden α-helikalen Proteinen inseriert. Einfach umspannende Proteine ​​machen mehr als die Hälfte der integralen äußeren Membranproteine ​​aus, ihre Biogenese ist jedoch kaum verstanden. Wir berichten, dass der Hefe-MIM-Komplex die Insertion von Proteinen mit N-terminalen (signalverankerten) oder C-terminalen (schwanzverankerten) Membranankern fördert. Der MIM-Komplex existiert in drei dynamischen Populationen. MIM interagiert mit TOM, um Vorläuferproteine ​​vom Rezeptor Tom70 zu akzeptieren. Freie MIM-Komplexe inserieren einfach umspannende Proteine, die Tom70-unabhängig importiert werden. Schließlich fördert die Kopplung von MIM und SAM frühe Montageschritte von TOM-Untereinheiten. Wir schließen daraus, dass der MIM-Komplex eine wichtige und vielseitige Proteintranslokase der mitochondrialen Außenmembran ist.

52 Myriocin‐induzierte adaptive Laborevolution eines industriellen Stamms von Saccharomyces cerevisiae zeigt sein Potenzial zur Umgestaltung der Lipidzusammensetzung und Hitzetoleranz

Francisca Randez‐Gil, Jose A Prieto, Alejandro Rodríguez‐Puchades, Josefina Casas, Vicente Sentandreu, Francisco Estruch

Die Modifikation der Lipidzusammensetzung ermöglicht es Zellen, die biophysikalischen Eigenschaften der Membran als Reaktion auf Änderungen der Umgebungstemperatur anzupassen. Hier verwenden wir adaptive Laborevolution (ALE) in Gegenwart von Myriocin, einem Sphingolipid (SLs)-Biosynthesehemmer, um das Lipidprofil eines industriellen Hefestamms (LH) von Saccharomyces cerevisiae umzugestalten. Der Ansatz ermöglichte es, eine heterogene Population (LHev) von Myriocin‐toleranten evolvierten Klonen zu erhalten, die sich durch ihre Wachstumskapazität bei hohen Temperaturen auszeichnen. Die Myriocin‐Exposition führte auch zu einer Toleranz gegenüber Soraphen A, einem Inhibitor der Acetyl‐CoA‐Carboxylase Acc1, dem geschwindigkeitsbestimmenden Enzym der de‐novo‐Fettsäureproduktion, das eine Veränderung des Lipidstoffwechsels während der ALE unterstützt. Dementsprechend zeigte die Charakterisierung von zwei zufällig ausgewählten Klonen, LH03 und LH09, das Vorhandensein von Lipiden mit erhöhtem Sättigungsgrad und reduzierter Acyllänge. Darüber hinaus zeigte der Klon LH03, der die größere Fitnessverbesserung bei 40 °C aufweist, einen höheren SL-Gehalt im Vergleich zum Elternstamm. Die Analyse der Genome LH03 und LH09 ergab einen Chromosomenverlust, der Gene beeinflusst, die eine Rolle bei der Fettsäuresynthese und -verlängerung spielen. Der Zusammenhang zwischen Ploidiegrad und Wachstum bei hoher Temperatur wurde weiter durch die Analyse eines vollständig isogenen Sets von Hefestämmen mit Ploidie zwischen 1N und 4N gestützt, die zeigte, dass der Verlust des Genomgehalts Hitzetoleranz bietet. In Übereinstimmung damit zeigte eine thermotolerante evolvierte Population (LH40°), die durch wärmegetriebene ALE aus dem Elternstamm LH erzeugt wurde, eine Reduktion der Chromosomenkopienzahl. Somit identifizieren unsere Ergebnisse die Myriocin‐getriebene Evolution als wirksamen Ansatz, um die Mechanismen der erworbenen Thermotoleranz zu untersuchen und verbesserte Stämme zu erzeugen.

53 Lipidomische und biophysikalische Homöostase von Säugetiermembranen wirkt ernährungsbedingten Lipidstörungen entgegen, um die zelluläre Fitness zu erhalten

Kandice R. Levental, Eric Malmberg, Jessica L. Symons, Yang-Yi Fan, Robert S. Chapkin, Robert Ernst, Ilya Levental

Die richtige Membranphysiologie erfordert die Aufrechterhaltung biophysikalischer Eigenschaften, die gegen äußere Störungen gepuffert werden müssen. Während die homöostatische Anpassung der Membranfluidität an Temperaturschwankungen ein allgegenwärtiges Merkmal ektothermer Organismen ist, wurde eine solche reaktionsschnelle Membrananpassung an externe Einflüsse bei Säugetieren nicht direkt beobachtet. Hier berichten wir, dass das Herausfordern von Säugetiermembranen durch Nahrungslipide zu einem robusten lipidomischen Umbau führt, um die physikalischen Eigenschaften der Membran zu erhalten. Insbesondere exogene mehrfach ungesättigte Fettsäuren werden schnell in Membranlipide eingebaut, was zu einer Verringerung der Membranpackung führt. Diese Effekte werden sowohl in Kultur als auch in vivo durch Lipidom-weites Remodeling schnell kompensiert, insbesondere durch Hochregulierung von gesättigten Lipiden und Cholesterin, was zu einer Wiederherstellung der Membranpackung und Permeabilität führt. Die Aufhebung dieser Reaktion führt zu Zytotoxizität, wenn die Membranhomöostase durch Nahrungslipide in Frage gestellt wird. Diese Ergebnisse zeigen einen wesentlichen Säugetiermechanismus für die Membranhomöostase, bei dem die Lipidom-Remodellierung als Reaktion auf die Nahrungslipidzufuhr funktionelle Membranphänotypen bewahrt.

54 Asparagin-Synthetase-Hemmer und deren Verwendung

Alessandra Boletta, Christine Podrini, Isaline Rowe

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inhibitor der Asparaginsynthase zur Verwendung zur Behandlung einer Störung, die durch Nieren- und/oder Leberzystenbildung gekennzeichnet ist, und eine entsprechende pharmazeutische Zusammensetzung. Es wurde eine umfassende metabolomische Charakterisierung von Zellen und Nierengeweben aus einem Mausmodell mit der nierenspezifischen Inaktivierung des Pkdl-Gens durchgeführt. Die vorliegenden Daten weisen auf eine breite metabolische Neuverdrahtung hin, die mehrere Wege umfasst, einschließlich des zentralen Kohlenstoffmetabolismus und der Glutaminverwertung. Die Erfinder zeigen, dass der Verlust von Pkdl zu tiefgreifenden metabolischen Veränderungen führt, die die Glykolyse, den mitochondrialen Metabolismus und die Fettsäuresynthese (FAS) beeinflussen. Insbesondere haben die Erfinder herausgefunden, dass Pkdl-mutierte Zellen vorzugsweise Glutamin verwenden, um den TCA-Zyklus anzutreiben und FAS aufrechtzuerhalten. Eine Störung der Glutaminaufnahme oder des FAS verzögert das Zellwachstum und das Überleben. Die Erfinder haben auch festgestellt, dass das Glutamin über die Asparaginsynthetase (ASNS) zu Asparagin umgeleitet wird. Bemerkenswert ist, dass die Stilllegung von ASNS in Pkdl-mutierten Zellen tödlich war, wenn sie mit Glukoseentzug kombiniert wurde, was neue therapeutische Perspektiven für ADPKD eröffnete.

55 Der ACSL3-LPIAT1-Signalweg treibt die Prostaglandinsynthese bei nicht-kleinzelligem Lungenkrebs an

Maria Saliakoura, Inés Reynoso-Moreno, Chiara Pozzato, Matteo Rossi Sebastiano, Mirco Galié, Jürg Gertsch, Georgia Konstantinidou

Eine gesteigerte Prostaglandinproduktion fördert die Entstehung und das Fortschreiten von Krebs. Prostaglandine werden aus Arachidonsäure (AA) durch die Wirkung von Cyclooxygenase (COX)-Isoenzymen erzeugt. Wie Krebszellen jedoch in der Lage sind, eine erhöhte Zufuhr von AA für die Prostaglandinproduktion aufrechtzuerhalten, bleibt unklar. Hier zeigen wir mithilfe von Lungenkrebszelllinien und klinisch relevanten KrasG12D-getriebenen Mausmodellen, dass die langkettige Acyl-CoA-Synthetase (ACSL3) AA in Phosphatidylinositole kanalisiert, um die Lysophosphatidylinositol-Acyltransferase 1 (LPIAT1) mit einem Pool von AA . bereitzustellen um eine hohe Prostaglandinsynthese aufrechtzuerhalten. Der LPIAT1-Knockdown unterdrückt die Proliferation und das verankerungsunabhängige Wachstum von Lungenkrebszelllinien und behindert die In-vivo-Tumorentstehung. In primären menschlichen Lungentumoren ist die Expression von LPIAT1 im Vergleich zu gesundem Gewebe erhöht und sagt ein schlechtes Überleben des Patienten voraus. Diese Studie deckt die ACSL3-LPIAT1-Achse als Voraussetzung für die nachhaltige Prostaglandinsynthese bei Lungenkrebs mit potenziellem therapeutischem Wert auf.

56 Hefe-Virus-Killer-Toxin K1 induziert spezifische Wirtszelladaptionen über den intrinsischen Selektionsdruck

Stefanie Gier, Martin Simon, Gilles Gasparoni, Salem Khalifa, Marcel H. Schulz, Manfred J. Schmitt, Frank Breinig

Das Killerphänomen in Hefe (Saccharomyces cerevisiae) bietet nicht nur die Möglichkeit, Wirt-Virus-Interaktionen in einem eukaryontischen Modell zu untersuchen, sondern stellt auch ein leistungsfähiges Werkzeug dar, um potenzielle koadaptierte Ereignisse und die Rolle von Killerhefen in der biologischen Vielfalt zu analysieren. Obwohl er zweifellos einen entscheidenden Einfluss auf die Häufigkeit und Expression des Killer-Phänotyps in Killerhefe-bewohnenden Gemeinschaften hat, wurde der Einfluss eines bestimmten Toxins auf seine produzierende Wirtszelle nicht ausreichend untersucht. In dieser Studie beschreiben wir ein Modellsystem von zwei K1-Killerhefestämmen mit deutlichen phänotypischen Unterschieden, die auf einen erheblichen Selektionsdruck als Reaktion auf das Toxinsekretionsniveau hinweisen. Transkriptom- und Lipidomanalysen zeigten spezifische und intrinsische Wirtszelladaptionen in Abhängigkeit von der Menge des produzierten K1-Toxins. Eine hohe basale Expression von Genen, die für Osmoprotektiva und auf Stress reagierende Proteine ​​codieren, in einem Killerhefestamm, der größere Mengen an aktivem K1-Toxin sezerniert, impliziert eine allgemein erhöhte Stresstoleranz. Darüber hinaus legen die Daten nahe, dass die Immunität der Wirtszelle gegen das eigene Toxin für das ausgewogene Virus-Wirt-Interaktionsspiel unerlässlich ist, was wertvolle Hinweise zur Aufklärung der molekularen Mechanismen der K1-Immunität liefert und eine evolutionär konservierte Rolle der Toxin-Immunität in natürlichen Hefepopulationen impliziert.

Der Killer-Phänotyp bei Saccharomyces cerevisiae beruht auf der zytoplasmatischen Persistenz zweier RNA-Viren. Im Gegensatz zu bakteriellen Toxinproduzenten benötigen Killerhefen einen spezifischen Immunitätsmechanismus gegen das eigene Toxin, da sie die gleichen Rezeptorpopulationen tragen wie empfindliche Zellen. Obwohl das Killerphänomen sehr häufig vorkommt und einen entscheidenden Einfluss auf die Struktur von Hefegemeinschaften hat, wurde der Einfluss eines bestimmten Toxins auf seine Wirtszelle kaum untersucht. In unserer Studie verwendeten wir zwei Derivate, die unterschiedliche Mengen des Killer-Toxins K1 sezernierten, um potenzielle koadaptierte Ereignisse in diesem speziellen Wirt/Virus-System zu analysieren. Unsere Daten unterstreichen die Abhängigkeit von der Fähigkeit der Wirtszelle, mit extrazellulären Toxinmolekülen und intrazellulären K1-Molekülen des Virus fertig zu werden. Daher verbessert diese Forschung das derzeitige Verständnis der evolutionär konservierten Rolle dieser molekularen Maschinerie als intrinsischer Selektionsdruck in Hefepopulationen erheblich.

57 LDLR-vermittelte Lipidom-Transkriptom-Reprogrammierung bei Cisplatin-Insensitivität

Wei-Chun Chang, Hsiao-Ching Wang, Wei-Chung Cheng, Juan-Cheng Yang, Wei-Min Chung, Yen-Pin Ho, Lumin Chen, Yao-Ching Hung, Wen-Lung Ma

Die Platin-basierte Therapie bleibt der Eckpfeiler der Krebstherapie, ihre Wirksamkeit variiert jedoch. Es wurde über die Rolle des Lipoproteinrezeptor-vermittelten Lipideintrags für die Krebsentwicklung berichtet. Die Rolle und der Mechanismus des Low-Density-Lipoprotein-Rezeptors (LDLR) bei Chemosensitivitäten sind jedoch unbekannt. Im aktuellen Bericht haben wir epitheliales Ovarialkarzinom (EOC), bestehend aus verschiedenen Zellularitäten, verwendet, um dieses Problem zu untersuchen. Unter Verwendung einer öffentlichen cDNA-Microarray-Datenbank und einer Einzelkohortenstudie wurden LDLR-Expressionen positiv mit der Krankheitsprognose von epithelialen Ovarialkarzinomen (EOCs) mit platinbasierter Chemotherapie in Verbindung gebracht. In vitro und in vivo Add-in/Silencing LDLR wurde eingeführt, um die Cisplatin-Sensitivität und das Krebswachstum zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass Knock-down-LDLR sensibilisieren könnte, während überexprimiertes LDLR EOC-Zellen gegenüber den zytotoxischen Wirkungen von Cisplatin unempfindlich machen könnte. Darüber hinaus zeigten die trans-omics-Ansätze eine LDLR→LPC (Lyso-Phosphatidylcholin)→FAM83B (phospholipase-related)→FGFRs (Cisplatin-Sensitivität und Phospholipase-related)-Regulationsachse. Schließlich wurde festgestellt, dass die Manipulation der LDLR-Expression in EOC-Zellen die Wirksamkeit der Cisplatin-Therapie im Hinblick auf die Tumorsuppression bestimmt. Zusammenfassend ist die LDLR→LPC→FAM83B→FGFRs-Achse ein Beispiel für die makroökologische Regulierung von Therapieergebnissen durch Tumore. In diesem Zusammenhang könnte die LDLR-Expression als Biomarker für die Chemotherapie-Sensitivität in EOCs dienen. Bedeutung: Diese Studie beschreibt die Rolle von LDLR bei der Entwicklung einer Unempfindlichkeit gegenüber einer platinbasierten Chemotherapie bei epithelialem Ovarialkarzinom. Die Lipidom- (z. B. LPC) und Transkriptom- (z. B. FAM38B) Interaktionen zeigten mittels Transomics-Ansätzen eine LDLR → LPC → FAM83B → FGFRs-Regulierungsachse in Krebszellen, im Tiermodell und bei Patienten.

58 Geschlechtsspezifische Störung komplexer Lipide als Reaktion auf mittelkettige Fettsäuren bei sehr langkettigem Acyl‐CoA‐Dehydrogenase‐Mangel (VLCADD)

Khaled I Alatibi, Zeinab Wehbe, Ute Spiekerkoetter, Sara Tucci

Der Mangel an sehr langkettiger Acyl‐CoA‐Dehydrogenase (VLCAD) ist der häufigste Defekt der β‐Oxidation von langkettigen Fettsäuren. Die empfohlene Behandlung umfasst die Anwendung von mittelkettigen Triglyceriden (MCT). Die Langzeitbehandlung von VLCAD ‐/‐ Mäusen führte jedoch zur Entwicklung eines geschlechtsspezifischen metabolischen Syndroms aufgrund der selektiven Aktivierung des ERK/mTORc1-Signalwegs bei Frauen und des ERK/PPARγ-Signalwegs bei Männern.

Um eine anschließende geschlechtsspezifische Wirkung von MCT auf die Lipidzusammensetzung der Zellmembranen zu untersuchen, führten wir Lipidomanalyse, SILAC‐basierte quantitative Proteomik und Genexpression in Fibroblasten von WT‐ und VLCAD‐/‐ Mäusen beiderlei Geschlechts durch.

Die Behandlung mit Octanoat (C8) beeinflusste die Zusammensetzung komplexer Lipide, was zu einer geschlechtsspezifischen Signatur des molekularen Profils führte. Insbesondere der Gehalt an Ceramiden und Sphingomyelinen unterschied sich unter Kontrollbedingungen signifikant und stieg in Zellen mutierter weiblicher Mäuse deutlich an, blieb aber in Zellen mutierter männlicher Mäuse unverändert. Darüber hinaus beobachteten wir nur bei männlichen Mäusen eine spezifische Hochregulation der Biosynthese von Plasmalogenen, während C8 bei weiblichen Mäusen zu einer Akkumulation höherer Konzentrationen von Phosphatidylcholinen und Lysophosphosphatidylcholinen führte.

Unsere Daten zu Membranlipiden bei VLCAD‐Mangel nach Supplementation mit C8 belegen eine geschlechtsspezifische Lipidstörung. Wir stellen die Hypothese auf, dass eine C8‐induzierte proinflammatorische Reaktion wahrscheinlich zur Entwicklung eines schweren metabolischen Syndroms bei weiblichen VLCAD ‐/‐ Mäusen bei langfristiger MCT‐Supplementierung beiträgt.

59 Die regulatorischen Proteine ​​Rtg1/3 steuern die Sphingolipid-Homöostase in der human-assoziierten Hefe Candida albicans

Sergio D Moreno-Velásquez, Su Hlaing Tint, Valentina del Olmo Toledo, Sanda Torsin, Sonakshi De, J Christian Pérez

Die Integration der Nährstoffsensorik in die Synthese komplexer Moleküle ist ein zentrales Merkmal des Stoffwechsels. Die einer solchen Integration zugrunde liegenden Regulationsmechanismen sind jedoch oft unbekannt. Hier stellen wir fest, dass die Transkriptionsregulatoren Rtg1/3 Schlüsselfaktoren der Sphingolipid-Homöostase im humanen Pilzpathogen Candida albicans sind. Die quantitative Analyse des Lipidoms von C. albicans zeigt Rtg1/3-abhängige Veränderungen bei allen komplexen Sphingolipiden und ihren Vorläufern, den Ceramiden. Mutationen in den Regulatoren machen den Pilz anfällig für Myriocin, einen Sphingolipid-Synthesehemmer. Rtg1/3 kontrolliert die Expression mehrerer Enzyme, die an der Synthese der Sphingolipide-Bausteine ​​beteiligt sind, und die Regulatoren werden aktiviert, wenn C. albicans-Zellen von menschlichen Neutrophilen verschlungen werden. Wir zeigen, dass Rtg1p und Rtg3p auf zwei Ebenen reguliert werden, eine als Reaktion auf Sphingolipide und die andere durch den Nährstoffsensor TOR. Unsere Ergebnisse weisen daher darauf hin, dass das Rtg1/3-System die Nährstofferkennung in die Synthese komplexer Lipide integriert.

60 Assoziation von α/β-Hydrolase D16B mit der Empfängnisrate bei Rindern und der Lipidzusammensetzung der Spermienplasmamembran

Shuwen Shan, Fangzheng Xu, Martina Bleyer, Svenja Becker, Torben Melbaum, Wilhelm Wemheuer, Marc Hirschfeld, Christin Wacker, Shuhong Zhao, Ekkehard Schütz, Bertram Brenig

Wir haben einen Holsteiner Vererber namens Tarantino identifiziert, der für eine künstliche Besamung zugelassen war, die auf normalen Sameneigenschaften basiert (dh Morphologie, Thermoresistenz, Motilität, Spermienkonzentration), aber nach 412 Erstbesamungen keine Nachkommen hatte, was zu einer Nichtrückgabe führte Rate (NRdev) von –29. Unter Verwendung der Assoziationsanalyse des gesamten Genoms und der Sequenzierung der nächsten Generation wurde eine assoziierte Nonsense-Variante im α/β-Hydrolase-Domänen-enthaltenden 16B-Gen (ABHD16B) auf dem Rinderchromosom 13 identifiziert. Die Häufigkeit des mutierten Allels in der deutschen Holstein-Population wurde bei 222.645 untersuchten Rinderproben mit 0,0018 ermittelt. Das mutierte Allel wurde als potentieller Gründer auf Whirlhill Kingpin (geboren am 13. Februar 1959) zurückgeführt. Die Expression von ABHD16B wurde durch Western Blotting und Immunhistochemie in Hoden und Nebenhoden von Kontrollbullen nachgewiesen. Ein Lipidomvergleich der Plasmamembran von Frischsamen von Trägern und Kontrollen zeigte signifikante Konzentrationsunterschiede von Phosphatidylcholin (PC), Diacylglycerin (DAG), Ceramid (Cer), Sphingomyelin (SM) und Phosphatidylcholin (-Ether) (PC O -), was darauf hinweist, dass ABHD16B eine Rolle bei der Lipidbiosynthese spielt. Der veränderte Lipidgehalt kann die verminderte Befruchtungsfähigkeit mutierter Spermien erklären.

61 Die Unterminierung der Glutaminolyse unterstützt die Chemotherapie, während NRF2 die Chemoresistenz bei KRAS-induziertem Bauchspeicheldrüsenkrebs fördert

Suman Mukhopadhyay, Debanjan Goswami, Pavan P. Adisehaiah, William Burgan, Ming Yi, Theresa M. Guerin, Serguei V. Kozlov, Dwight V. Nissley, Frank McCormick

Bauchspeicheldrüsenkrebs ist eine Krankheit mit begrenzten therapeutischen Möglichkeiten. Chemotherapieresistenzen stellen eine erhebliche klinische Herausforderung für Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs dar und tragen zu einer hohen Rezidivrate bei. Hier zeigten wir, dass onkogenes KRAS, ein kritischer Treiber von Bauchspeicheldrüsenkrebs, die metabolische Reprogrammierung fördert und NRF2, einen Hauptregulator des antioxidativen Netzwerks, hochreguliert. NRF2 trug zur Chemoresistenz bei und war bei Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs mit einer schlechten Prognose verbunden. NRF2-Aktivierung metabolisch neu verdrahtet und erhöhte Wege, die am Glutaminstoffwechsel beteiligt sind. Dies dämpfte die Chemoresistenz bei KRAS-mutiertem Bauchspeicheldrüsenkrebs. Darüber hinaus hemmte die Manipulation des Glutaminstoffwechsels die Ansammlung von Stressgranula, einem Indikator für Chemoresistenz. Glutaminasehemmer sensibilisierten chemoresistente Bauchspeicheldrüsenkrebszellen gegenüber Gemcitabin und verbesserten dadurch die Wirksamkeit der Chemotherapie. Dieser therapeutische Ansatz ist vielversprechend als neuartige Therapie für Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs, die eine KRAS-Mutation aufweisen.

62 Präklinische pharmakologische Bewertung des Fettsäureamidhydrolase‐Inhibitors BIA 10‐2474

Maria‐João Bonifácio, Filipa Sousa, Cátia Aires, Ana Loureiro, Carlos Fernandes‐Lopes, Nuno Pires, P. Nuno Palma, Paul Moser, Patrício Soares‐da‐Silva

Im Jahr 2016 starb eine Person und vier weitere hatten leichte bis schwere neurologische Symptome während einer klinischen Phase-I-Studie mit dem FAAH-Inhibitor BIA 10-2474.

Pharmakodynamische und pharmakokinetische Studien wurden mit BIA 10‐2474 im Vergleich zu PF‐04457845 und JNJ‐42165279 an Mäusen, Ratten und humanem FAAH, exprimiert in COS-Zellen, durchgeführt. Die Selektivität wurde durch APBB in Ratten bewertet. Die Wirkung von BIA 10‐2474 bei schlaganfälligen spontan hypertensiven Ratten (SHRSP) wurde untersucht.

BIA 10‐2474 war etwa 10‐mal weniger wirksam als PF‐04457845 bei der Hemmung der humanen FAAH in situ, hemmte jedoch die FAAH aus Gehirn und Leber von Mäusen mit ED50-Werten von 13,5 bzw. 6,2 μg.kg‐1. Plasma- und Hirn-BIA 10-2474-Spiegel stimmten mit der In-situ-Potenz überein und weder BIA 10-2474 noch seine Metaboliten akkumulierten nach wiederholter Verabreichung. FAAH und ABHD6 wurden als primäre Ziele von BIA 10‐2474 und bei höheren Expositionsniveaus ABHD11, PNPLA6, PLA2G15, PLA2G6 und AIG1 identifiziert. Bei 100 mg.kg‐1 über 28 Tage stieg der Spiegel mehrerer Arachidonsäure enthaltender Lipidspezies an. Die tägliche Behandlung von SHRSP mit BIA 10‐2474 hatte keinen Einfluss auf die Sterblichkeitsrate und erhöhte bei überlebenden Tieren nicht die Häufigkeit von Blutungen oder Ödemen.

BIA 10‐2474 hemmt FAAH stark in vivo, ähnlich wie PF‐04457845, interagiert aber auch mit einer Reihe von lipidverarbeitenden Enzymen, von denen einige zuvor in menschlichen Zellen als Off‐Targets identifiziert wurden, insbesondere bei hoher Exposition. Diese Wechselwirkungen traten bei Dosen auf, die in toxikologischen Studien verwendet wurden, aber die Auswirkungen dieser Off‐Targets auf den Unfall in der klinischen Studie bleiben unklar.

63 MicroRNA Targeting Agent zur Behandlung von Herzerkrankungen

Jaya Krishnan, Corinne Bischof

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung und Prävention von Herzerkrankungen durch Verabreichung von Oligonukleinsäuremitteln, die die Aktivität oder Expression von microRNAs modulieren. Genauer gesagt stellt die Erfindung Verfahren zur Behandlung oder Vorbeugung von Herzerkrankungen durch Hemmung der Expression und/oder Aktivität der microRNA miR27b-5p bereit.

64 Plasmalipidom und Vorhersage von Typ-2-Diabetes in der bevölkerungsbasierten Malmö-Diät- und Krebskohorte

Céline Fernandez, Michal A. Surma, Christian Klose, Mathias J. Gerl, Filip Ottosson, Ulrika Ericson, Nikolay Oskolkov, Marju Ohro-Melander, Kai Simons, Olle Melander

Typ-2-Diabetes mellitus (T2DM) ist mit Dyslipidämie verbunden, aber die detaillierten Veränderungen der Lipidspezies, die der Krankheit vorausgehen, sind weitgehend unbekannt. Unser Ziel war es, Plasmalipide zu identifizieren, die mit der Entwicklung von T2DM assoziiert sind, und ihren Zusammenhang mit dem Lebensstil zu untersuchen.

178 Lipide wurden zu Studienbeginn durch Massenspektrometrie bei 3.668 Teilnehmern ohne Diabetes aus der Malmö Diet and Cancer Study gemessen. Die Population wurde nach dem Zufallsprinzip in Entdeckungen (n = 1.868, davon 257 Vorfälle) und Replikation (n = 1.800, davon 249 Zwischenfälle) Sätze. Wir verwendeten orthogonale Projektionen zur Diskriminanzanalyse latenter Strukturen, extrahierten eine prädiktive Komponente für die T2DM-Inzidenz (Lipid-PCDM) und bewertete seine Assoziation mit der T2DM-Inzidenz unter Verwendung der Cox-Regression und der Lebensstilfaktoren unter Verwendung allgemeiner linearer Modelle.

Ein T2DM-prädiktives Lipid-PCDM aus dem Discovery-Set abgeleitet wurde unabhängig mit der T2DM-Inzidenz im Replikations-Set assoziiert, mit einer Hazard Ratio (HR) bei den Probanden im fünften gegenüber dem ersten Quintil von Lipid-PCDM von 3,7 (95%-KI 2,2–6,5). Im Vergleich dazu betrug die HR von T2DM bei Adipositas gegenüber Normalgewichtigen 1,8 (95% CI 1,2–2,6). Klinische Lipide verbesserten die Vorhersage des T2DM-Risikos nicht, aber das Hinzufügen des Lipid-PCDM gegenüber allen herkömmlichen T2DM-Risikofaktoren erhöhte sich die Fläche unter der Kurve der Betriebscharakteristik des Empfängers um 3%. Das Lipid-PCDM war auch mit einem diätetischen Risiko-Score für T2DM-Inzidenz und geringerer körperlicher Aktivität verbunden.

Ein lebensstilbezogenes lipidomisches Profil sagt eine T2DM-Entwicklung über die aktuellen Risikofaktoren hinaus stark voraus. Weitere Studien sind gerechtfertigt, um zu testen, ob Lebensstilinterventionen, die dieses lipidomische Profil modifizieren, T2DM verhindern können.

65 Die Unterdrückung von Aneuploidie-assoziierten Phänotypen verbessert die Fitness von Trisomie-21-Zellen

Sunyoung Hwang, Jessica F. Williams, Maja Kneissig, Maria Lioudyno, Isabel Rivera, Pablo Helguera, Jorge Busciglio, Zuzana Storchova, Megan C. King, Eduardo M. Torres

Eine abnormale Anzahl von Chromosomen oder Aneuploidie ist für die meisten Spontanaborte verantwortlich, verursacht Entwicklungsdefekte und wird mit Alterung und Krebs in Verbindung gebracht. Die molekularen Mechanismen, durch die Aneuploidie die Zellfunktion stört, sind noch weitgehend unbekannt. Hier zeigen wir, dass Aneuploidie die Morphologie des Kerns stört. Mutationen, die den Gehalt an langkettigen Basen erhöhen, unterdrücken nukleäre Anomalien von aneuploiden Hefen unabhängig von der Karyotyp-Identität. Die quantitative Lipidomik weist darauf hin, dass langkettige Basen integrale Bestandteile der Kernmembran in Hefe sind. Zellen, die von Patienten mit Down-Syndrom isoliert wurden, zeigen auch, dass abnormale Kernmorphologien und Zunahmen an langkettigen Basen nicht nur diese Abnormalitäten unterdrücken, sondern auch ihre Fitness verbessern. Wir erhielten ähnliche Ergebnisse mit Zellen, die von Patienten mit Patau- oder Edward-Syndrom isoliert wurden, was darauf hindeutet, dass eine Zunahme der langkettigen Basen die Fitness aneuploider Zellen in Hefe und Menschen verbessert. Das Targeting von Lipidbiosynthesewegen stellt eine wichtige Strategie dar, um nukleäre Anomalien bei Aneuploidie-assoziierten Erkrankungen zu unterdrücken.

66 Shotgun Lipidomics entdeckte die tägliche Regulierung des Fettstoffwechsels im Zusammenhang mit der Insulinsensitivität bei nicht-diabetischen Männern

Katharina Kessler, Mathias J. Gerl, Silke Hornemann, Markus Damm, Christian Klose, Klaus J. Petzke, Margrit Kemper, Daniela Weber, Natalia Rudovich, Tilman Grune, Kai Simons, Achim Kramer, Andreas F. H. Pfeiffer, Olga Pivovarova-Ramich

Das Timing der Mahlzeiten beeinflusst die metabolische Homöostase und das Körpergewicht, aber wie Zusammensetzung und Timing der Mahlzeiten die Plasmalipidomika beim Menschen beeinflussen, ist nicht gut untersucht.

Wir verwendeten High-Throughput Shotgun Plasma Lipidomics, um die Auswirkungen des Timings der Kohlenhydrat- und Fettaufnahme auf den Lipidstoffwechsel und seine Beziehung zur glykämischen Kontrolle zu untersuchen.

29 nicht-diabetische Männer konsumierten (i) eine kohlenhydratreiche Testmahlzeit (MTT-HC) um 09:00 Uhr und eine fettreiche Mahlzeit (MTT-HF) um 15:40 Uhr oder (ii) MTT-HF um 09:00 Uhr und MTT-HC um 15:40 Uhr. Blutproben wurden vor und 180 Minuten nach Beendigung jedes MTT entnommen. Subkutanes Fettgewebe (SAT) wurde nach Fasten über Nacht und beiden MTTs gesammelt. Vor jedem Untersuchungstag nahmen die Teilnehmer eine 4-wöchige isokalorische Diät der gleichen Zusammensetzung ein: (1) kohlenhydratreiche Mahlzeiten bis 13:30 Uhr und fettreiche Mahlzeiten zwischen 16:30 und 22:00 Uhr oder (2) die umgekehrte Reihenfolge .

Die 12-Stunden-Tageslipidmuster zeigten eine komplexe Regulation sowohl durch die Tageszeit (67,8%) als auch durch die Zusammensetzung der Mahlzeiten (55,4%). Ein Drittel der Lipide zeigte eine tageszeitliche Variation der postprandialen Reaktionen auf dieselbe Mahlzeit mit meist höheren Reaktionen am Morgen als am Nachmittag. Am Morgen wurden Triacylglycerine mit kürzeren und mehr gesättigten Fettsäuren angereichert. SAT-Transkripte, die an der Fettsäuresynthese und -entsättigung beteiligt sind, zeigten keine täglichen Schwankungen. Die täglichen Veränderungen von sieben Lipidklassen waren negativ mit der Insulinsensitivität assoziiert, jedoch nicht mit der Glukose- und Insulinreaktion oder der Insulinsekretion.

In dieser Studie wurde festgestellt, dass die postprandialen Plasmalipidprofile stark durch das Timing der Mahlzeiten beeinflusst werden und mit der Insulinsensitivität verbunden sind.

67 Pho85 und PI(4,5)P2 regulieren verschiedene Fettstoffwechselwege als Reaktion auf Kälte

Jose A Prieto, Francisco Estruch, Isaac Córcoles-Sáez, Maurizio Del Poeta, Robert Rieger, Irene Stenzel, Francisca Randez-Gil

Die Lipidhomöostase ermöglicht es Zellen, die biophysikalischen Eigenschaften der Membran als Reaktion auf Veränderungen der Umweltbedingungen anzupassen. Bei der Hefe Saccharomyces cerevisiae verringert eine Temperaturverschiebung von einem Optimalwert nach unten die Membranfluidität, was einen Lipidumbau der Plasmamembran auslöst. Wie Veränderungen der Membranfluidität wahrgenommen werden und wie die Häufigkeit und Zusammensetzung der verschiedenen Lipidklassen richtig ausbalanciert wird, bleibt weitgehend unbekannt. Hier zeigen wir, dass die Spiegel von Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphat [PI(4,5)P2], dem am häufigsten vorkommenden Phosphoinositid in der Plasmamembran, als Reaktion auf eine Abwärtsverschiebung der Temperatur schnell sinken. Diese Veränderung löst eine Signalkaskade aus, die auf zytosolische Diphosphoinositolphosphat-Derivate, darunter 5-PP-IP4 und 1-IP7, übertragen wird, die regulatorische Funktionen auf Gene ausüben, die am Inositol- und Phospholipid-(PLs)-Stoffwechsel beteiligt sind und die Aktivität der Proteinkinase hemmen Pho85. In Übereinstimmung damit löst die Kälteexposition ein spezifisches Programm von neutralen Lipiden und PLs-Änderungen aus. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass Pho85 eine Schlüsselrolle bei der Steuerung der Synthese von langkettigen Basen (LCBs) über den Ypk1-Orm2-Regelkreis spielt. Wir schließen daraus, dass Pho85 eine koordinierte Reaktion von Lipidstoffwechselwegen orchestriert, die die thermische Anpassung der Hefe sicherstellen.

68 Maschinelles Lernen von menschlichen Plasmalipidomen zur Abschätzung von Fettleibigkeit in einer großen Populationskohorte

Mathias J. Gerl, Christian Klose, Michal A Surma, Céline Fernandez, Olle Melander, Satu Männistö, Katja Borodulin, Aki S Havulinna, Veikko Salomaa, Elina Ikonen, Carlo V Cannistraci, Kai Simons

Fettleibigkeit ist mit Veränderungen der Plasmalipide verbunden. Obwohl routinemäßig eine einfache Lipidquantifizierung verwendet wird, werden Plasmalipide selten auf der Ebene einzelner Moleküle untersucht. Unser Ziel war es, verschiedene Adipositas-Maßnahmen basierend auf dem Plasmalipidom in einer großen Populationskohorte mithilfe fortschrittlicher maschineller Lernmodelle vorherzusagen. Insgesamt 1.061 Teilnehmer der FINRISK-2012-Populationskohorte wurden nach dem Zufallsprinzip ausgewählt und die Spiegel von 183 Plasmalipidspezies wurden in einem neuartigen massenspektrometrischen Schrotflintenansatz gemessen. Mehrere Modelle der maschinellen Intelligenz wurden trainiert, um Adipositas-Schätzungen vorherzusagen, dh Body-Mass-Index (BMI), Taillenumfang (WC), Taillen-Hüft-Verhältnis (WHR) und Körperfettanteil (BFP) und an 250 zufällig ausgewählten Teilnehmern von . validiert die Malmö-Diät- und Kardiovaskuläre Krebs-Kohorte (MDC-CC). Der Vergleich der verschiedenen Modelle ergab, dass das Lipidom BFP am besten vorhersagte (R2=0,73), basierend auf einem Lasso-Modell. In diesem Modell waren der stärkste positive und der stärkste negative Prädiktor Sphingomyelin-Moleküle, die sich nur durch eine Doppelbindung unterscheiden, was auf die Beteiligung einer unbekannten Desaturase an fettleibigkeitsbedingten Aberrationen des Fettstoffwechsels schließen lässt. Darüber hinaus haben wir diese Regression verwendet, um die klinisch relevanten Informationen des Plasmalipidoms zu untersuchen und festgestellt, dass das Plasmalipidom auch Informationen über die Körperfettverteilung enthält, da WHR (R2 = 0,65) genauer vorhergesagt wurde als BMI (R2 = 0,47). Diese Modellierungsergebnisse erforderten eine vollständige Auflösung des Lipidoms auf Lipidspezies-Ebene, und der vorhersagende Satz von Biomarkern musste ausreichend groß sein. Die Stärke der Lipidomics-Assoziation wurde durch den Befund gezeigt, dass das Hinzufügen von routinemäßigen klinischen Laborvariablen, z. B. High-Density-Lipoprotein (HDL)- oder Low-Density-Lipoprotein (LDL)-Cholesterin, das Modell nicht weiter verbessert. Korrelationsanalysen der einzelnen Lipidspezies, alterskontrolliert und nach Geschlecht getrennt, unterstreichen den multiparametrischen und lipidspeziesspezifischen Charakter der Korrelation mit dem BFP. Lipidomische Messungen in Kombination mit maschineller Intelligenzmodellierung enthalten umfangreiche Informationen über die Körperfettmenge und -verteilung, die über herkömmliche klinische Tests hinausgehen.

69 Einfluss einer Multi-Mikronährstoff-Supplementierung auf die Lipidämie bei Kindern und Jugendlichen

Anirikh Chakrabarti, Michael Eiden, Delphine Morin-Rivron, Nicolas Christinat, Jacqueline P. Monteiro, Jim Kaput, Mojgan Masoodi

Die Nahrungsergänzung mit Mikronährstoffen wurde intensiv als Strategie zur Verbesserung der Gesundheit und zur Verringerung des Risikos chronischer Krankheiten untersucht. Fettlösliche Vitamine wie A und E mit ihren antioxidativen Eigenschaften und mechanistischen Wechselwirkungen mit Lipoproteinen haben möglicherweise einen entscheidenden Einfluss auf den Fettstoffwechsel und die Lipidämie. Der Einfluss von Mikronährstoffen auf den Fettstoffwechsel erfordert weitere Untersuchungen, einschließlich der Charakterisierung des Plasmalipidoms nach Supplementierung und jeglicher Ursache-Wirkung auf zirkulierende Lipide. In dieser Studie untersuchen wir die Wirkung und Assoziationen einer Multi-Mikronährstoff-Intervention bei brasilianischen Kindern und Jugendlichen mit Lipoprotein-Veränderungen und Lipidstoffwechsel. Unsere Analyse legt eine Kombination aus kurz- und langfristigen Auswirkungen der Supplementation auf den Fettstoffwechsel nahe, die möglicherweise hauptsächlich durch α-Tocopherol (Vitamin E) und Retinol (Vitamin A) vermittelt wird. Unter den Lipidklassen waren die Spiegel von Phospholipiden, Lysophospholipiden und Cholesterinestern am stärksten betroffen, zusammen mit dem unterschiedlichen Einbau von Stearin-, Palmitin-, Öl- und Arachidonsäure. Eine integrierte Analyse mit proteomischen Daten deutete auf mögliche Verbindungen zu durch Supplementation vermittelten Veränderungen der Proteinspiegel von Phospholipasen und Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase 1 (PDK1) hin. Assoziationen zwischen den beobachteten Unterschieden bei Lipidämie, Gesamttriglycerid und VLDL-Cholesterinspiegeln legen nahe, dass Mikronährstoffe eine Rolle bei der Verringerung dieser Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei Kindern spielen können. Dies würde weitere Untersuchungen erfordern.

70 Rolle der neutralen Sphingomyelinase-2 (NSM 2) bei der Kontrolle der T-Zell-Plasmamembran-Lipidzusammensetzung und der Cholesterinhomöostase

Charlene Börtlein, Fabian Schumacher, Burkhard Kleuser, Lars Dölken, Elita Avota

Die Aktivität der neutralen Sphingomyelinase-2 (NSM2) zur Katalyse der Umwandlung von Sphingomyelin (SM) in Ceramid und Phosphocholin am zytosolischen Segel der Plasmamembran (PM) ist für die T-Zell-Rezeptor-(TCR)-Signalgebung wichtig. Wir haben kürzlich PKCζ als einen wichtigen nachgeschalteten NSM2-Effektor identifiziert, der die mikrotubuläre Polarisation reguliert. Es blieb jedoch unklar, inwieweit die NSM2-Aktivität die Gesamtzusammensetzung von PM-Lipiden und nachgeschalteten Effektorlipiden in antigenstimulierten T-Zellen beeinflusste. Hier bieten wir eine detaillierte Lipidomics-Analyse von PM-Fraktionen, die aus TCR-stimulierten Wildtyp- und NSM2-defizienten (ΔNSM) Jurkat-T-Zellen isoliert wurden. Dies zeigte, dass die NSM2-Erschöpfung zusätzlich zu der von Sphingolipiden auch die Konzentrationen vieler anderer Lipide beeinflusste. Insbesondere führte die NSM2-Ablation zu einem Anstieg von Lyso-Phosphatidylcholin (LPC) und Lyso-Phosphatidylethanolamin (LPE), die beide die biophysikalischen Eigenschaften von PM bestimmen. Entscheidend ist, dass die TCR-abhängige Hochregulation des wichtigen T-Zell-Signalwegs Lipid Diacylglycerol (DAG), das für die Aktivierung konventioneller und neuer PKCs von grundlegender Bedeutung ist, in ΔNSM-Zellen aufgehoben wurde. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die NSM2-Aktivität eine wichtige Rolle beim PM-Cholesterintransport zum endoplasmatischen Retikulum (ER) und der dortigen Produktion von Cholesterinestern (CE) spielt. Am wichtigsten war die Akkumulation von CE, um die Proliferation menschlicher T-Zellen aufrechtzuerhalten. Dementsprechend beeinträchtigte die Hemmung der CE-erzeugenden Enzyme, der Cholesterin-Acetyltransferasen ACAT1/SOAT1 und ACAT2/SOAT2, die TCR-getriebene Expansion sowohl von CD4+ als auch CD8+ T-Zellen. Zusammenfassend zeigt unsere Studie eine wichtige Rolle von NSM2 bei der Regulierung der T-Zellfunktionen durch seine vielfältigen Wirkungen auf die PM-Lipide und die Cholesterinhomöostase.

71 Genetische Architektur des menschlichen Plasmalipidoms und seine Verbindung zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Rubina Tabassum, Joel T Rämö, Pietari Ripatti, Jukka T Koskela, Mitja Kurki, Juha Karjalainen, Priit Palta, Shabbeer Hassan, Javier Nunez-Fontarnau, Tuomo TJ Kiiskinen, Sanni Söderlund, Niina Matikainen, Mathias J Gerl, Christian Michal A Surma Klose, Nathan O Stitziel, Hannele Laivuori, Aki S Havulinna, Susan K Service, Veikko Salomaa, Matti Pirinen, Matti Jauhiainen, Mark J Daly, Nelson B Freimer, Aarno Palotie, Marja-Riitta Taskinen, Kai Simons, Samuli Ripatti

Das Verständnis der genetischen Architektur des Plasmalipidoms könnte bessere Einblicke in den Fettstoffwechsel und seine Verbindung zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVDs) liefern. Hier führen wir genomweite Assoziationsanalysen von 141 Lipidspezies (n = 2.181 Individuen) durch, gefolgt von phänomweiten Scans mit 25 CVD-verwandten Phänotypen (n = 511.700 Individuen). Wir identifizieren 35 Lipidspezies-assoziierte Loci (P Zusammenfassung lesen Zusammenfassung schließen

72 Integrative Analyse von prognostischen Biomarkern aus Multiomics-Panels hilft bei der Unterscheidung von chronischen Nierenerkrankungen bei Menschen mit Typ-2-Diabetes

Michael Kammer, Andreas Heinzel, Jill A Willency, Kevin L Duffin, Gert Mayer, Kai Simons, Mathias J Gerl, Christian Klose, Georg Heinze, Roman Reindl-Schwaighofer, Karin Hu, Paul Perco, Susanne Eder, Laszlo Rosivall, Patrick B Mark , Wenjun Ju, Matthias Kretzler, Mark I McCarthy, Hiddo L Heerspink, Andrzej Wiecek, Maria F. Gomez, Rainer Oberbauer

Klinische Risikofaktoren erklären nur einen Bruchteil der Variabilität der geschätzten Abnahme der glomerulären Filtrationsrate (eGFR) bei Menschen mit Typ-2-Diabetes. Cross-Omics-Technologien haben aufgrund eines Breitband-Screenings von Plasmaproben das Potenzial, neben klinischen Variablen auch Biomarker zur Verfeinerung der Prognose zu identifizieren. Hier nutzten wir Proteomik-, Metabolomik- und Lipidomik-Panel-Assay-Messungen in Baseline-Plasmaproben aus der multinationalen PROVALID-Studie (PROspektive Kohortenstudie bei Patienten mit Typ-2-Diabetes mellitus zur VALIDierung von Biomarkern) von Patienten mit neu aufgetretener oder früher chronischer Nierenerkrankung (median Follow-up 35 Monate, medianer Ausgangswert eGFR 84 ml/min/1,73 m2, Albumin-Kreatinin-Verhältnis im Urin 8,1 mg/g). In einer beschleunigten Fall-Kontroll-Studie wurden 258 Personen mit einem stabilen eGFR-Verlauf (mediane eGFR-Änderung 0,1 ml/min/Jahr) mit 223 Personen mit einem schnellen eGFR-Abfall (medianer eGFR-Abfall -6,75 ml/min/Jahr) mit Bayesian® verglichen multivariable logistische Regressionsmodelle zur Beurteilung der Diskriminierung von eGFR-Trajektorien. Die Analyse umfasste 402 Kandidaten-Prädiktoren und zeigte, dass zwei Proteinmarker (KIM-1, NTproBNP) relevante Prädiktoren für die eGFR-Trajektorie sind, wobei die Baseline-eGFR eine wichtige klinische Kovariate ist. Die Einbeziehung metabolomischer und lipidomischer Plattformen verbesserte die Diskriminierung nicht wesentlich. Vorhersagen unter Verwendung aller verfügbaren Variablen waren statistisch nicht unterscheidbar von Vorhersagen, die nur KIM-1 und die Basislinien-eGFR (Fläche unter der Betriebskennlinie des Empfängers 0,63) verwendeten. Somit war die Unterscheidung der eGFR-Trajektorien bei Patienten mit einer inzidenten oder frühen diabetischen Nierenerkrankung und einer erhaltenen Baseline-eGFR bescheiden und der Proteinmarker KIM-1 war der wichtigste Prädiktor.

73 Osh-Proteine ​​kontrollieren die nanoskalige Lipidorganisation, die für die PI(4,5)P2-Synthese erforderlich ist

Taki Nishimura, Michael Gecht, Roberto Covino, Gerhard Hummer, Michal A Surma, Christian Klose, Hiroyuki Arai, Nozomu Kono, Christopher J Stefan

Die Plasmamembran (PM) besteht aus einem komplexen Lipidgemisch, das heterogene Membranumgebungen bildet. Wie die Lipidorganisation im kleinen Maßstab physiologische Ereignisse am PM kontrolliert, bleibt jedoch weitgehend unbekannt. Hier zeigen wir, dass ORP-bezogene Osh-Lipidaustauschproteine ​​für die Synthese von Phosphatidylinositol (4,5)-Bisphosphat [PI(4,5)P2], ein wichtiger Regulator dynamischer Ereignisse im PM. In Echtzeit-Assays stellen wir fest, dass ungesättigtes Phosphatidylserin (PS) und Sterole, beides Osh-Proteinliganden, synergistisch die Aktivität der Phosphatidylinositol-4-Phosphat-5-Kinase (PIP5K) stimulieren. Biophysikalische FRET-Analysen legen eine unkonventionelle Co-Verteilung von ungesättigtem PS und Phosphatidylinositol-4-Phosphat (PI4P)-Spezies in sterolhaltigen Membrandoppelschichten nahe. Darüber hinaus verwenden in vivo Bildgebungsansätze und Molekulardynamiksimulationen zeigen wir, dass die Osh-Protein-vermittelte ungesättigte PI4P- und PS-Membranlipidorganisation durch die PIP5K-Spezifitätsschleife erfasst wird. Somit erzeugen Mitglieder der ORP-Familie eine nanoskalige Membranlipidumgebung, die die PIP5K-Aktivität und PI(4,5)P . fördert2 Synthese, die letztendlich die globale PM-Organisation und -Dynamik steuert.

74 Lipidtröpfchengröße steuert die Lipolyse und den Lipophagie-Katabolismus in Hepatozyten

Micah B. Schott, Shaun G. Weller, Ryan J. Schulze, Eugene W. Krueger, Kristina Drizyte-Miller, Carol A. Casey, Mark A. McNiven

Der Lipidtröpfchen (LD)-Katabolismus in Hepatozyten wird durch eine Kombination aus Lipolyse und einem selektiven autophagischen Mechanismus namens Lipophagie vermittelt, aber die relativen Beiträge dieser scheinbar unterschiedlichen Wege bleiben unklar. Wir stellen fest, dass die Hemmung von Lipolyse, Lipophagie oder beidem zu einem ähnlichen Gesamt-LD-Gehalt, aber zu dramatischen Unterschieden in der LD-Morphologie führte. Die Hemmung des Lipolyse-Enzyms Adipose Triglycerid Lipase (ATGL) führte zu großen zytoplasmatischen LDs, während die lysosomale Hemmung die Anhäufung zahlreicher kleiner LDs im Zytoplasma und abbauende saure Vesikeln verursachte. Die kombinierte Hemmung von ATGL und LAL führte zu großen LDs, was darauf hindeutet, dass die Lipolyse auf diese LDs stromaufwärts der Lipophagie abzielt. In Übereinstimmung damit war ATGL in größeren LDs angereichert, während lipophagische Vesikel auf kleine LDs beschränkt waren, wie durch Immunfluoreszenz, Elektronenmikroskopie und Western Blot von größengetrennten LDs gezeigt wurde. Diese Ergebnisse liefern neue Beweise, die auf eine synergistische Beziehung hinweisen, bei der die Lipolyse auf größere LDs abzielt, um sowohl größenreduzierte als auch im Entstehen begriffene kleine LDs zu produzieren, die für die lipophagische Internalisierung zugänglich sind.

75 Multi-Omics-Einblicke in funktionelle Veränderungen der Leber bei insulinpflichtigem Diabetes mellitus

Mattias Backman, Florian Flenkenthaler, Andreas Blutke, Maik Dahlhoff, Erik Ländström, Simone Renner, Julia Philippou-Massier, Stefan Krebs, Birgit Rathkolb, Cornelia Prehn, Michal Grzybek, Ünal Coskun, Michael Rothe, Jerzy Adamski, Martin Hrabe de Angelis, Rüdiger Wanke, Thomas Fröhlich, Georg J. Arnold, Helmut Blum, Eckhard Wolf

Die Leber reguliert die Verfügbarkeit von Insulin für andere Gewebe und ist das erste Insulinreaktionsorgan, das physiologisch höheren Insulinkonzentrationen ausgesetzt ist als die Peripherie. Basalinsulin während des Fastens hemmt die hepatische Glukoneogenese und Glykogenolyse, während postprandiale Insulinspitzen die Glykogensynthese stimulieren. Die molekularen Folgen eines chronischen Insulinmangels für die Leber wurden nicht systematisch untersucht.

Wir analysierten Leberproben eines genetisch diabetischen Schweinemodells (MIDY) und von Wildtyp (WT) Wurfgeschwisterkontrollen durch RNA-Sequenzierung, Proteomik und gezielte Metabolomik/Lipidomik.

Cross-Omics-Analysen zeigten in den MIDY-Proben erhöhte Aktivitäten im Aminosäuremetabolismus, der Oxidation von Fettsäuren, der Ketogenese und der Gluconeogenese. Insbesondere die Konzentrationen des ketogenen Enzyms 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA-Synthase 2 (HMGCS2) und der Retinol-Dehydrogenase 16 (RDH16), die den ersten Schritt der Retinsäure-Biogenese katalysiert, wurden stark erhöht. Dementsprechend wurden in den MIDY-Proben erhöhte Spiegel an Retinsäure gemessen, die die Expression des glukoneogenen Enzyms Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase (PCK1) stimuliert. Im Gegensatz dazu waren die mit der extrazellulären Matrix und der Entzündungs-/Pathogenabwehrreaktion zusammenhängenden Wege weniger aktiv als in den WT-Proben.

Die erste Multi-Omics-Studie an einem klinisch relevanten diabetischen Großtiermodell zeigte molekulare Signaturen und Schlüsselfaktoren für funktionelle Veränderungen der Leber bei insulinpflichtigem Diabetes mellitus. Der Multi-Omics-Datensatz bietet eine wertvolle Ressource für vergleichende Analysen mit anderen experimentellen oder klinischen Datensätzen.

76 Die aufkommende Rolle der mitochondrialen Fettsäuresynthase (mtFASII) bei der Regulierung des Energiestoffwechsels

Zeinab Wehbe, Sidney Behringer, Khaled Alatibi, David Watkins, David Rosenblatt, Ute Spiekerkoetter, Sara Tucci

Malonyl-CoA-Synthetase (ACSF3) katalysiert den ersten Schritt der mitochondrialen Fettsäurebiosynthese (mtFASII). Mutationen in ACSF3 verursachen bei CMAMMA einen seltenen angeborenen Stoffwechselfehler. Der klinische Phänotyp ist sehr heterogen, einige Patienten weisen neurologische Manifestationen auf. Bei einigen Kindern weisen Symptome wie Koma, Ketoazidose und Hypoglykämie auf eine intermediäre Stoffwechselstörung hin. Die gesamten pathophysiologischen Mechanismen sind nicht verstanden.

Um die Rolle von mtFASII bei der Regulation des Energiestoffwechsels zu untersuchen, führten wir eine umfassende metabolische Phänotypisierung mit Seahorse-Technologie-Proteomik in Fibroblasten von gesunden Kontrollpersonen und ACSF3-Patienten durch. SILAC-basierte Proteomik und Lipidomanalyse wurden durchgeführt, um die Auswirkungen von hypofunktionellem mtFASII auf die Proteom- und Lipidhomöostase komplexer Lipide zu untersuchen.

Unsere Daten bestätigten eindeutig eine beeinträchtigte mitochondriale Flexibilität, die durch eine reduzierte mitochondriale Atmung und einen glykolytischen Fluss aufgrund eines niedrigeren Lipoylierungsgrads gekennzeichnet ist. Diese Ergebnisse wurden von der Anpassung der β-Oxidation und der Reduktion von anaplerotischen Aminosäuren als Kompensationsmechanismus zur Deckung des erforderlichen Energiebedarfs begleitet. Schließlich zeigte die Lipidomanalyse, dass der Gehalt der bioaktiven Lipide Sphingomyeline und Cardiolipine stark erhöht war.

Unsere Daten zeigen deutlich die Rolle von mtFASII bei der Stoffwechselregulation. Darüber hinaus zeigen wir, dass mtFASII als Mediator in den Lipid-vermittelten Signalprozessen bei der Regulierung der Energiehomöostase und der metabolischen Flexibilität agiert.

77 Das Risiko für koronare Herzkrankheit und die Lipidomprofile sind bei Hyperlipidämien mit Familienanamnese und bevölkerungsgesicherten Hyperlipidämien ähnlich

Joel T Rämö, Pietari Ripatti, Rubina Tabassum, Sanni Söderlund, Nina Matikainen, Mathias J. Gerl, Christian Klose, Michal A Surma, Nathan O Stitziel, Aki S Havulinna, Matti Pirinen, Veikko Salomaa, Nelson B Freimer, Matti Jauhiainen, Aarno Paloma , Marja-Riitta Taskinen, Kai Simons, Samuli Ripatti

Wir fragten, ob nach Ausschluss der familiären Hypercholesterinämie Personen mit hohem Lipoproteincholesterin‐(LDL‐C)‐ oder Triacylglycerid‐Spiegel und einer Familienanamnese derselben Hyperlipidämie ein höheres Risiko für koronare Herzkrankheiten oder andere Lipidomprofile im Vergleich zu populationsbasierten Hyperlipidämien aufweisen.

Wir ermittelten das Risiko einer koronaren Herzkrankheit bei 755 Mitgliedern von 66 hyperlipidämischen Familien (≥2 Verwandte ersten Grades mit ähnlicher Hyperlipidämie) und 19 644 finnischen FINRISK‐Populationsstudienteilnehmern. Wir quantifizierten 151 zirkulierende Lipidspezies von 550 Mitgliedern von 73 hyperlipidämischen Familien und 897 FINRISK-Teilnehmern mit massenspektrometrischen Shotgun-Lipidomics. Eine familiäre Hypercholesterinämie wurde mittels funktioneller LDL-Rezeptortests und Genotypisierung ausgeschlossen. Hyperlipidämien (LDL‐C oder Triacylglyceride >90. Bevölkerungsperzentil) assoziiert mit erhöhtem Risiko für koronare Herzkrankheiten in der Metaanalyse der hyperlipidämischen Familien und der Populationskohorte (hohes LDL‐C: Hazard Ratio, 1,74 [95 % KI, 1,48–2,04] hoch Triacylglyceride: Hazard Ratio 1,38 [95 % KI 1,09–1,74]). Die Risikoschätzungen waren in den Familien- und Bevölkerungskohorten ähnlich, auch nach Adjustierung für lipidsenkende Medikamente. Bei der Lipidomics-Profilerstellung wurden in beiden Kohorten hohe LDL‐C‐Werte in Verbindung mit 108 Lipidspezies und hohe Triacylglyceride in Verbindung mit 131 Lipidspezies (bei einer Rate falscher Entdeckungen von 5 %) festgestellt P‐Wertebereich 0,038–2,3×10 –56 ). Lipidomprofile waren für hyperlipidämische Personen in den Familien und der Bevölkerung sehr ähnlich (LDL‐C: R= 0,80 Triacylglyceride: R=0,96 keine Lipidspezies wich zwischen den Kohorten ab).

Hyperlipidämien mit Familienanamnese führten zu einem ähnlichen Risiko für koronare Herzkrankheiten wie populationsbasierte Hyperlipidämien. Wir identifizierten unterschiedliche Lipidomprofile im Zusammenhang mit hohem LDL‐C und Triacylglyceriden. Die Lipidomprofile waren bei Hyperlipidämien mit Familienanamnese und in der Population festgestellten Hyperlipidämien ähnlich, was Hinweise auf ähnliche und überlappende zugrunde liegende Mechanismen lieferte.

78 Mittel und Methoden zur Behandlung von Dystonie

Rose E Goodchild, Micheline Grillet

Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet der neurologischen Erkrankungen, insbesondere Dystonie, noch spezieller primäre Dystonie, ganz besonders DYT1-Primärdystonie. Es wird offenbart, dass die DYT1-Dystonie-verursachende Mutation in TORSIN1A zu einer Hyperaktivierung von LIPIN führt. Die Erfindung stellt Substanzen bereit, die die LIPIN-Funktion modulieren, insbesondere RNA-Moleküle, die die LIPIN-Funktion hemmen, und medizinische Verwendungen dieser LIPIN-Inhibitoren. Es werden Verfahren offenbart, um nach Medikamenten zu suchen, die den Wirkungen der TORSIN1A-Mutation entgegenwirken.

79 CerS6-abgeleitete Sphingolipide interagieren mit Mff und fördern die mitochondriale Fragmentierung bei Fettleibigkeit

Philipp Hammerschmidt, Daniela Ostkotte, Hendrik Nolte, Mathias J. Gerl, Alexander Jais, Hanna L. Brunner, Hans-Georg Sprenger, Motoharu Awazawa, Hayley T. Nicholls, Sarah M. Turpin-Nolan, Thomas Langer, Marcus Krüger, Britta Brügger, Jens C. Brüning

Ektopische Lipidablagerungen und eine veränderte mitochondriale Dynamik tragen zur Entwicklung von Fettleibigkeit und Insulinresistenz bei. Der mechanistische Zusammenhang zwischen diesen Prozessen blieb jedoch unklar. Hier zeigen wir, dass die C 16:0 Sphingolipid-synthetisierende Ceramid-Synthasen, CerS5 und CerS6, beeinflussen verschiedene Sphingolipid-Pools und diese Aufhebung von CerS6, aber nicht von CerS5 schützt vor Fettleibigkeit und Insulinresistenz. Wir identifizieren Proteine, die spezifisch mit C . interagieren 16:0 Sphingolipide, die von CerS5 oder CerS6 abgeleitet sind. Hier wird nur von CerS6 abgeleitetes C 16:0 Sphingolipide binden den mitochondrialen Spaltungsfaktor (Mff). CerS6- und Mff-Mangel schützen vor fettsäureinduzierter mitochondrialer Fragmentierung in vitro, und die beiden Proteine ​​interagieren genetisch in vivo bei der durch Fettleibigkeit induzierten mitochondrialen Fragmentierung und der Entwicklung von Insulinresistenz. Unsere Experimente zeigen eine beispiellose Spezifität der Sphingolipid-Signalgebung in Abhängigkeit von spezifischen synthetisierenden Enzymen, stellen eine mechanistische Verbindung zwischen hepatischer Lipidablagerung und mitochondrialer Fragmentierung bei Fettleibigkeit her und definieren die CerS6-abgeleitete Sphingolipid/Mff-Interaktion als therapeutisches Ziel für Stoffwechselerkrankungen.

80 Umfassende und quantitative Analyse von weißem und braunem Fettgewebe mittels Shotgun Lipidomics

Michal Grzybek, Alessandra Palladini, Vasileia I Alexaki, Michal A Surma, Kai Simons, Triantafyllos Chavakis, Christian Klose, Ünal Coskun

Shotgun Lipidomics ermöglicht eine umfassende Analyse von Lipiden aus Geweben und Flüssigkeiten. Jede Probe erfordert geeignete Extraktions- und Verarbeitungsverfahren, um eine gute Abdeckung und eine reproduzierbare Quantifizierung des Lipidoms zu gewährleisten. Fettgewebe (AT) ist im Hinblick auf seine Beteiligung an Adipositas-assoziierten Pathologien zu einem Forschungsschwerpunkt geworden. Die Quantifizierung des AT-Lipidoms ist jedoch aufgrund der Dominanz von Triacylglyceriden, die eine hohe Ionensuppression der verbleibenden Lipidklassen hervorrufen, eine besondere Herausforderung.

Wir präsentieren eine neue und validierte Methode für die Shotgun-Lipidomik der AT, die das Lipidextraktionsverfahren auf die Zielprobe zuschneidet und eine hohe Reproduzierbarkeit mit einem linearen Dynamikbereich von mindestens 4 Größenordnungen für alle Lipidklassen aufweist. Mit dieser Methode beobachteten wir gewebespezifische und ernährungsbezogene Unterschiede bei drei AT-Typen (braun, gonadal, inguinal subkutan) bei mageren und fettleibigen Mäusen. Braunes AT zeigte ein ausgeprägtes lipidomisches Profil mit der größten Lipidklassendiversität und reagierte auf eine fettreiche Ernährung, indem es seine Lipidzusammensetzung veränderte, die sich zu der von weißem AT verlagerte. Darüber hinaus förderte ernährungsbedingte Fettleibigkeit eine allgemeine Remodellierung des Lipidoms, wobei alle drei AT-Typen eine signifikante Zunahme längerer und mehr ungesättigter Triacylglycerid- und Phospholipid-Spezies aufwiesen.

Die hier vorgestellte Methode ermöglicht ein reproduzierbares systematisches Lipidomic-Profiling von AT und könnte mit weiteren –omics-Ansätzen in der (prä-)klinischen Forschung integriert werden, um das Verständnis der molekularen Stoffwechseldynamik bei der Pathogenese von Adipositas-assoziierten Erkrankungen zu verbessern.

81 Cholesterinmangel in der Membran reduziert die nachgeschaltete Signalaktivität des Adenosin-A2a-Rezeptors

Claire McGraw, Lewen Yang, Ilya Levental, Edward Lyman, Anne Skaja-Robinson

Es hat sich gezeigt, dass Cholesterin die Aktivität mehrerer G-Protein-gekoppelter Rezeptoren (GPCRs) moduliert, jedoch ist nicht gut verstanden, ob Cholesterin durch spezifische Wechselwirkungen, indirekt über Modifikationen an der Membran oder über beide Mechanismen wirkt. Hochauflösende Kristallstrukturen von GPCRs haben gebundene Cholesterine identifiziert, basierend auf einer an Cholesterin gebundenen β2-adrenergen Rezeptor (β2AR)-Struktur und dem Vorhandensein konservierter Aminosäuren in Klasse-A-Rezeptoren, dem Cholesterin-Konsensus-Motiv (CCM). Hier in Säugerzellen, die A2aR exprimieren, wird die Ligand-abhängige Produktion von cAMP nach Membrancholesterin-Depletion mit Methyl-beta-Cyclodextrin (MβCD) reduziert, was darauf hinweist, dass die Signalübertragung des Adenosin-A2a-Rezeptors (A2aR) vom Cholesterin abhängt. Im Gegensatz dazu ist die Ligandenbindung nicht von einer Cholesterinverarmung abhängig. All-Atom-Molekülsimulationen legen nahe, dass Cholesterin spezifisch mit dem CCM interagiert, wenn sich der Rezeptor in einem aktiven Zustand befindet, aber nicht, wenn er sich in einem inaktiven Zustand befindet. Zusammengenommen stützen die Daten ein Modell der rezeptorzustandsabhängigen Bindung zwischen Cholesterin und CCM, das sowohl die G-Protein-Kopplung als auch die nachgelagerte Signalübertragung von A2aR erleichtern könnte.

82 Die Analyse der metabolischen Reprogrammierung bei polyzystischer Nierenerkrankung zeigt eine koordinierte Neuverdrahtung bioenergetischer Pfade

Christine Podrini, Isaline Rowe, Roberto Pagliarini, Ana S. H. Costa, Marco Chiaravalli, Ivano Di Meo, Hyunho Kim, Gianfranco Distefano, Valeria Tiranti, Feng Qian, Diego di Bernardo, Christian Frezza, Alessandra Boletta

Die autosomal dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) ist eine genetische Störung, die durch Funktionsverlustmutationen in PKD1 oder PKD2 verursacht wird. Eine erhöhte Glykolyse ist ein herausragendes Merkmal der Krankheit, aber wie sie sich auf andere Stoffwechselwege auswirkt, ist unbekannt. Hier präsentieren wir eine Analyse von Maus-Pkd1-Mutantenzellen und -Nieren, um die metabolische Umprogrammierung dieser Pathologie zu untersuchen. Wir zeigen, dass der Verlust von Pkd1 zu tiefgreifenden metabolischen Veränderungen führt, die die Glykolyse, den mitochondrialen Stoffwechsel und die Fettsäuresynthese (FAS) beeinflussen. Wir stellen fest, dass Pkd1-mutierte Zellen vorzugsweise Glutamin verwenden, um den TCA-Zyklus anzutreiben und FAS aufrechtzuerhalten. Eine Störung der Glutaminaufnahme oder des FAS verzögert das Zellwachstum und das Überleben. Wir finden auch, dass Glutamin über die Asparagin-Synthetase (ASNS) zu Asparagin umgeleitet wird. Transkriptionelles Profiling von PKD1-mutierten menschlichen Nieren bestätigte diese Veränderungen. Wir stellen fest, dass das Stummschalten von Asns in Pkd1-mutierten Zellen tödlich ist, wenn es mit Glukoseentzug kombiniert wird, was auf therapeutische Ansätze für ADPKD hindeutet.

83 Zusammensetzungen zur Erleichterung der Membranfusion und deren Verwendung

Geoffrey A. Von Maltzahn, John M. Milwid, Michael T. Mee, Jacob Rosenblum-Rubens, Nathan Wilson-Stebbins, Molly K. Gibson, Neal F. Gordon, Bo Zhang, Kyle M. Trudeau, Brigham J. Hartley, Tamar R. Putiri, Kiana Mahdaviani, Matthew Milnes-Dobbin

In einigen Aspekten werden hierin Fusosomenzusammensetzungen und Verfahren beschrieben, die membranumschlossene Zubereitungen umfassen, die ein Fusogen umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Fusosom auf die Zelle abzielen, wodurch komplexe biologische Wirkstoffe an das Zytoplasma der Zielzelle abgegeben werden.

84 Viskose Kontrolle der Zellatmung durch Membranlipidzusammensetzung

Itay Budin, Tristan de Rond, Yan Chen, Leanne J. G. Chan, Christopher J. Petzold, Jay D. Keasling

Die Lipidzusammensetzung bestimmt die physikalischen Eigenschaften biologischer Membranen und kann zwischen und innerhalb von Organismen erheblich variieren. Wir beschreiben eine spezifische Rolle für die Viskosität von energieübertragenden Membranen bei der Zellatmung. Engineering der Fettsäurebiosynthese in Escherichia coli ermöglichte es uns, die innere Membranviskosität über einen 10-fachen Bereich zu titrieren, indem wir die Menge an ungesättigten oder verzweigten Lipiden kontrollierten. Diese fluidisierenden Lipide kontrollierten den Atmungsstoffwechsel streng, ein Effekt, der mit einem quantitativen Modell der Elektronentransportkette (ETC) erklärt werden kann, das diffusionsgekoppelte Reaktionen zwischen Enzymen und Elektronenträgern (Chinonen) aufweist. Lipid-Unsättigung modulierte auch die mitochondriale Atmung in gentechnisch veränderten knospenden Hefestämmen. Somit kann die Diffusion im ETC als evolutionäre Einschränkung für die Lipidzusammensetzung in Atmungsmembranen dienen.

85 Die Kraft von Multiomics freisetzen

Henri Deda, Christian Klose, Kai Simons

Multiomics-Ansätze sind auf dem Weg, Medizin und Biologie zu revolutionieren. Als bedeutende Akteure in der Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen eignen sich Genomik und Lipidomik perfekt für einen gemeinsamen Multiomik-Ansatz. Die Kombination der genomischen Risikovorhersage mit der lipidomischen Phänotypisierung führt zu einer effektiven Auszahlung.

Dieses Whitepaper beantwortet, wie die Verknüpfung des Lipid-Phänotyps mit dem Genotyp die Leistung verbessert und die unmittelbaren und zukünftigen Konsequenzen für die Prävention, klinische Diagnostik und Arzneimittelforschung aufzeigt.

86 Lipidomics bei Major Depression

Andreas Walther, Carlo V. Cannistraci, Kai Simons, Claudio Durán, Mathias J. Gerl, Susanne Wehrli, Clemens Kirschbaum

Omic-Wissenschaften in Verbindung mit neuartigen Computeransätzen wie der maschinellen Intelligenz bieten völlig neue Ansätze für die Erforschung der Major Depression (MDD). Die Komplexität der Pathophysiologie von MDD wird in Studien integriert, die die Biologie von MDD auf den omischen Gebieten untersuchen. Lipidomics, als ein Nachzügler unter anderen omischen Gebieten, wird in der psychiatrischen Forschung zunehmend anerkannt, da sie die Untersuchung globaler Lipidstörungen bei Patienten mit MDD ermöglicht und auf eine entscheidende Rolle spezifischer Muster von Lipidveränderungen bei der Entwicklung und Progression hingewiesen hat von MDD. Kombinatorische Lipidmarker mit hoher Klassifikationskraft werden entwickelt, um die MDD-Diagnose zu unterstützen, während Nagetiermodelle der Depression Lipidomveränderungen aufdecken und damit neue Behandlungsziele für Depressionen aufdecken. In diesem systematischen Review geben wir einen Überblick über aktuelle Durchbrüche und zukünftige Trends im Bereich der Lipidomik in der MDD-Forschung und ebnen damit den Weg für die Präzisionsmedizin bei MDD.

87 Cholesterin wird im Blut von Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen ineffizient in Cholesterinester umgewandelt

Mathias J. Gerl, Winchil LC Vaz, Neuza Domingues, Christian Klose, Michal A Surma, Júlio L Sampaio, Manuel S Almeida, Gustavo Rodrigues, Pedro Araújo-Gonçalves, Jorge Ferreira, Claudia Borbinha, João P. Marto, Miguel Viana-Baptista, Kai Simons, Otilia V Vieira

Schrotflinten-Lipidomanalyse von 203 Lipiden in 13 Lipidklassen, durchgeführt mit Blutplasma von Spendern, die gerade ein akutes Koronarsyndrom (ACS, n = 74) oder ein ischämischer Schlaganfall (IS, n = 21), oder die an stabiler Angina pectoris (SAP, n = 78) und eine altersangepasste Kontrollkohorte (n = 52), zeigte einige der höchsten Interlipidklassenkorrelationen zwischen Cholesterylestern (CE) und Phosphatidylcholinen (PC), die eine gemeinsame Fettsäure teilen. Die Konzentration von Lysophospatidylcholin (LPC) und das Verhältnis der Konzentrationen von CE zu freiem Cholesterin (Chol) waren in den CVD-Kohorten ebenfalls niedriger als in der Kontrollkohorte, was auf eine mangelhafte Umwandlung von Chol in CE im Blutplasma der CVD-Patienten hinweist. Ein Nichtgleichgewichtsreaktionsquotient, Q′, die Beschreibung der globalen Homöostase von Cholesterin, wie sie sich im Blutplasma manifestiert, hat einen Wert in den CVD-Kohorten gezeigt (QACS = 0.217 ± 0.084 QIST = 0.201 ± 0.084 QSAFT = 0,220 ± 0,071), das war etwa ein Drittel weniger als in der Kontrollkohorte (QSteuerung = 0.320 ± 0.095, P <.

88 Erhöhte Docosahexaensäure im Gehirn hat keinen Einfluss auf die Auflösung einer Neuroinflammation nach intracerebroventrikulärer Lipopolysaccharid-Injektion

Marc-Olivier Trépanier, Kathryn E. Hopperton, Vanessa Giuliano, Mojgan Masoodi, Richard P. Bazinet

Die Auflösung von Entzündungen in der Peripherie galt früher als passiver Prozess, aber neue Forschungen deuten nun darauf hin, dass es sich um einen aktiven Prozess handelt, der durch spezialisierte pro-auflösende Lipidmediatoren (SPM) vermittelt wird, die aus mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren (n-3 PUFA) stammen. . Dies muss jedoch noch bei der Neuroinflammation veranschaulicht werden. Der Zweck dieser Studie war es, die Auflösung der Neuroinflammation zu messen und zu testen, ob eine Erhöhung der Docosahexaensäure (DHA) im Gehirn die Auflösung der Neuroinflammation beeinflusst. C57Bl/6-Mäuse, Fat-1-Mäuse und ihre Wildtyp-Wurfgeschwister, die entweder mit Fischöl oder Distelöl gefüttert wurden, erhielten Lipopolysaccharid (LPS) im linken Seitenventrikel. Die Tiere wurden dann zu verschiedenen Zeitpunkten für Immunhistochemie, Genexpression und Lipidomanalysen euthanasiert. Die maximale Mikrogliaaktivierung wurde 5 Tage nach der Operation beobachtet und der Auflösungsindex betrug 10 Tage. Von den ungefähr 350 Genen, die sich über die 28 Tage nach der LPS-Injektion signifikant veränderten, waren 130 3 Tage nach der Injektion eindeutig verändert. In den Pools der bioaktiven Mediatoren wurden keine Veränderungen beobachtet. Allerdings waren einige Lysophospholipid-Spezies 24 Stunden nach der Operation verringert. Wenn das DHA im Gehirn erhöht ist, löste sich die Mikrogliazelldichte nicht schneller auf und veränderte die Genexpression nicht. Zusammenfassend scheint die Auflösung der Neuroinflammation unabhängig von SPM zu sein. Eine Erhöhung von DHA im Gehirn hatte in diesem Modell keine Wirkung.

89 Ein Oxanthrochinon-Derivat, das die Lokalisation der RAS-Plasmamembran stört, hemmt das Wachstum von Krebszellen

Lingxiao Tan, Kwang-Jin Cho, Pratik Neupane, Robert J. Capon, John F. Hancock

Onkogene RAS-Proteine ​​werden häufig bei Krebs des Menschen exprimiert. Um funktionsfähig zu sein, müssen RAS-Proteine ​​eine posttranslationale Modifikation durchlaufen und sich an der Plasmamembran (PM) lokalisieren. Daher haben Verbindungen, die das RAS-PM-Targeting verhindern, das Potenzial als mutmaßliche RAS-Inhibitoren. Hier untersuchen wir den Wirkmechanismus von Oxanthrochinon G01 (G01), einem kürzlich beschriebenen Inhibitor der KRAS-PM-Lokalisierung. Wir zeigen, dass G01 HRAS und KRAS mit ähnlicher Potenz aus dem PM fehllokalisiert und die räumliche Organisation der auf dem PM verbleibenden RAS-Proteine ​​stört. G01 hemmte auch das Recycling des epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptors und des Transferrin-Rezeptors, beeinträchtigte jedoch nicht die Internalisierung des Cholera-Toxins, was auf eine Unterdrückung der Recycling-Endosomenfunktion hinweist. Bei der Suche nach dem Mechanismus des gestörten endosomalen Recyclings beobachteten wir, dass G01 auch die zellulären Sphingomyelin (SM)- und Ceramid-Spiegel erhöht und die Lokalisation mehrerer Lipid- und Cholesterin-Reporter stört, was darauf hindeutet, dass das molekulare Ziel von G01 den SM-Stoffwechsel involviert. Tatsächlich zeigte G01 eine starke Synergie mit anderen Verbindungen, die in KRAS-Lokalisierungsassays auf den SM-Metabolismus abzielen. Darüber hinaus hob G01 signifikant die RAS-RAF-MAPK-Signalgebung in MDCK-Zellen auf, die konstitutiv aktivierte, onkogene Mutante RASG12V exprimierten. G01 hemmte auch die Proliferation von RAS-losen Mausembryofibroblasten (MEFs), die die onkogene Mutante KRASG12V oder KRASG12D exprimieren, jedoch nicht die RAS-losen MEFs, die die onkogene Mutante BRAFV600E exprimieren. In Übereinstimmung mit diesen Wirkungen hemmte G01 selektiv die Proliferation von KRAS-transformierten Pankreas-, Dickdarm- und Endometriumkrebszellen. Zusammengenommen legen diese Ergebnisse nahe, dass G01 einer weiteren Bewertung als potenzielles Anti-RAS-Therapeutikum unterzogen werden sollte.

90 Die Aktivierung des Stresssensors IRE1α des endoplasmatischen Retikulums durch das Impfstoffadjuvans AS03 trägt zu dessen immunstimulierenden Eigenschaften bei

Charlotte Givord, Iain Welsby, Sophie Detienne, Séverine Thomas, Assiya Assabban, Viviana Lima Silva, Céline Molle, Romain Gineste, Marjorie Vermeersch, David Perez-Morga, Oberdan Leo, Catherine Collignon, Arnaud M. Didierlaurent, Stanislas Goriely

Die Öl-in-Wasser-Emulsion Adjuvans System 03 (AS03) ist eines der wenigen Adjuvantien, die in zugelassenen Impfstoffen verwendet werden. Frühere Arbeiten deuten darauf hin, dass AS03 eine lokale und vorübergehende Entzündungsreaktion induziert, die zu seiner adjuvanten Wirkung beiträgt. Die molekularen Mechanismen, die an seinen immunstimulierenden Eigenschaften beteiligt sind, sind jedoch unklar. Nach intramuskulärer Injektion bei Mäusen löste AS03 eine schnelle und vorübergehende Herunterregulation von Lipidmetabolismus-bezogenen Genen im drainierenden Lymphknoten aus. In vitro waren diese Modifikationen mit tiefgreifenden Veränderungen der Lipidzusammensetzung, einer Veränderung der Morphologie des endoplasmatischen Retikulums (ER) und der Aktivierung des ungefalteten Proteinreaktionsweges verbunden. In vivo verringerte die Behandlung mit einem chemischen Chaperon oder die Deletion der ER-Stresssensorkinase IRE1α in myeloiden Zellen die AS03-induzierte Zytokinproduktion und ihre Fähigkeit, antigenspezifische Antikörper mit hoher Affinität hervorzurufen. Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass IRE1α ein Sensor für die durch AS03 in Monozyten induzierten metabolischen Veränderungen ist und einen kanonischen Weg darstellen könnte, der für das Design neuer Impfstoff-Adjuvantien genutzt werden könnte.

91 Methoden und Systeme zum metabolit- und/oder lipidbasierten Nachweis von Darmkrebs und/oder adenomatösen Polypen

Marko Bitenc, Kristi Kruusmaa, Paola Hurtado-Castillo, Ana M. Jiménez-Girón, Rosa Argamasilla-Martinez, Andreu Fabregat-Rossel, Antonio J. Adsuar-Gomez, Juan Martinez-Barea, Christian Hense, Patricia Rodríguez-Gómez, Ánlina . Peral , Jorge Casado-Agrelo, Alejandro Sánchez-Brotons, Christina Pavón-Solís, Rosa M Delgado-Sánchez

Hierin beschrieben sind Sätze von Metaboliten- und Lipid-(z. B. Fettsäure)-Markern, die beim Nachweis von Kolorektalkrebs im Frühstadium und/oder der frühen Entwicklung von adenomatösen Polypen verwendet werden können. Hierin präsentiert sind illustrative Pathologie-verbundene Panels. In bestimmten Ausführungsformen werden die hierin vorgestellten Marker (oder Untergruppen davon) als ein Panel zum gleichzeitigen Nachweis von entweder kolorektalem Krebs oder adenomatösen Polypen verwendet. Die hierin vorgestellten Marker umfassen Metaboliten und Lipide (z. B. Fettsäure), die in Humanserum frei nachweisbar und genau quantifizierbar sind. In bestimmten Ausführungsformen kann die Probe Plasma, Urin, Speichel, Vollblut, getrockneter Blutfleck oder getrockneter Serumfleck sein.

92 ER-Lipiddefekte in neuropeptidergen Neuronen beeinträchtigen das Schlafmuster bei der Parkinson-Krankheit

Jorge S. Valadas, Giovanni Esposito, Dirk Vandekerkhove, Katarzyna Miskiewicz, Liesbeth Deaulmerie, Susanna Raitano, Philip Seibler, Christine Klein, Patrik Verstreken

Parkinson-Patienten berichten lange vor der motorischen Dysfunktion von gestörten Schlafmustern. Hier, in parken und rosa1 Modelle identifizieren wir zirkadiane Rhythmus- und Schlafmusterdefekte und kartieren diese auf spezifische neuropeptiderge Neuronen in Fliegenmodellen und in hypothalamischen Neuronen, die aus patienteninduzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) differenziert wurden. Parkin und Pink1 steuern die Clearance von Mitochondrien durch Protein-Ubiquitinierung. Obwohl wir keine größeren Defekte in den Mitochondrien mutierter neuropeptiderger Neuronen beobachten, finden wir einen Überschuss an endoplasmatischen Retikulum-Mitochondrien-Kontakten. Diese übermäßigen Kontaktstellen verursachen einen abnormalen Lipidtransport, der Phosphatidylserin aus dem endoplasmatischen Retikulum (ER) abbaut und die Produktion von Neuropeptid-haltigen Vesikeln stört. Die Fütterung mutierter Tiere mit Phosphatidylserin rettet die neuropeptiderge Vesikelproduktion und stellt bei mutierten Tieren akut normale Schlafmuster wieder her. Daher werden Schlafmuster und zirkadiane Störungen in Parkinson-Krankheitsmodellen durch übermäßige ER-Mitochondrien-Kontakte erklärt, und die Blockierung ihrer Bildung oder die Erhöhung des Phosphatidylserin-Spiegels rettet die Defekte in vivo.

93 Ein Phosphatidsäure-bindendes Protein ist wichtig für die Lipidhomöostase und die Anpassung an anaerobe Biofilmbedingungen bei Pseudomonas aeruginosa

Maike K. Groenewold, Marco Massmig, Stefanie Hebecker, Linna Danne, Zofia Magnowska, Manfred Nimtz, Franz Narberhaus, Dieter Jahn, Dirk W. Heinz, Lothar Jänsch, Jürgen Moser

Ein quantitatives Pseudomonas aeruginosa Proteomics-Ansatz zeigte eine erhöhte Häufigkeit des bisher nicht charakterisierten Proteins PA3911 in anaeroben Biofilmen, die unter Bedingungen der Mukoviszidose-Lunge gewachsen sind. Physiologische Relevanz von ORF PA3911 wurde nachgewiesen, unter anderem, unter Verwendung von Phänotyp-Mikroarray-Experimenten. Der mutierte Stamm zeigte eine erhöhte Anfälligkeit in Gegenwart von antimikrobiellen Mitteln (Minocyclin, Nafcillin, Oxacillin, Chloramphenicol, Thiamphenicol), eine verstärkte Zuckungsmotilität und eine signifikant beeinträchtigte Biofilmbildung. PA3911 ist ein lösliches, zytoplasmatisches Protein in P. aeruginosa. In Protein-Lipid-Overlay-Experimenten band gereinigtes PA3911 spezifisch an Phosphatidsäure (PA), die zentrale Drehscheibe des Phospholipid-Stoffwechsels. Strukturgesteuerte ortsgerichtete Mutagenese wurde verwendet, um die vorgeschlagene Ligandenbindungshöhle von PA3911 zu erforschen. Es wurde gezeigt, dass Proteinvarianten von Leu 56, Leu 58, Val 69 und Leu 114 die PA-Interaktion beeinträchtigen. Ein vergleichender Schrotflinten-Lipidomik-Ansatz zeigte eine facettenreiche Reaktion von P. aeruginosa zu anaeroben Bedingungen auf der Lipidkopfgruppe und Fettsäureebene. Die Lipidhomöostase im mutierten PA3911-Stamm war in Bezug auf Lysophosphatidylcholin, Phosphatidylcholin und Diacylglycerin unter anaeroben und/oder aeroben Bedingungen unausgewogen. Der Einfluss des neu identifizierten PA-Bindungsproteins auf die Lipidhomöostase und die damit verbundenen makroskopischen Phänotypen von P. aeruginosa sind besprochen.

94 Lipidanalyse für die Hautpenetrationseigenschaften von gesättigten Phospholipiden

Dorothea Gutekunst, Christian Klose, Christoph Heidecke, Peter Van Hoogevest

Lipoid führte diese neue Studie durch, um die Hautpenetrationseigenschaften von dermalen Formulierungen auf Basis von hydrierten Phospholipiden zu untersuchen. Allen topisch angewendeten Phospholipiden gemeinsam ist ihre Fähigkeit, mit Hautstrukturen zu interagieren und die Ähnlichkeit mit epidermalen Lipiden. Erstmals wurde die quantitative Analyse sowohl von exogenen Phospholipiden als auch von endogenen Hautlipiden in einer einzigen Messung demonstriert. Die Ergebnisse bestätigen die Eigenschaften von hydrierten Phospholipiden, in die oberen Epidermisschichten einzudringen und sich dort anzureichern.

95 Dereplikation pflanzlicher Phenole mit einer massenspektrometrischen, datenbankunabhängigen Methode

Ricardo M. Borges, Rahil Taujale, Juliana Santana de Souza, Thaís de Andrade Bezerra, Eder Lana e Silva, Ronny Herzog, Francesca V. Ponce, Jean-Luc Wolfender, Arthur S. Edison

Die Dereplikation, ein Ansatz, um die Bemühungen um die Isolierung bekannter Verbindungen zu umgehen, wird allgemein als die erste Stufe neuer Entdeckungen in der Naturstoffforschung angesehen. Es basiert auf der Metaboliten-Profiling-Analyse komplexer natürlicher Extrakte.

Präsentation der Anwendung von LipidXplorer zur automatischen gezielten Dereplikation von Phenolen in Pflanzenrohextrakten basierend auf hochauflösenden Tandem‐Massenspektrometriedaten durch Direktinfusion.

LipidXplorer verwendet eine benutzerdefinierte Abfragesprache für molekulare Fragmentierung (MFQL), um in großen Datensätzen nach spezifischen charakteristischen Fragmentierungsmustern zu suchen und die entsprechenden Metaboliten hervorzuheben. Zu diesem Zweck wurden MFQL-Dateien geschrieben, um häufig vorkommende Phenole in Pflanzenextrakten zu deeplizieren. Zu Validierungszwecken wurden komplementäre MFQL-Dateien verwendet.

Für das Metaboliten-Profiling verschiedener repräsentativer Pflanzenrohextrakte wurden neue MFQL-Dateien mit Molekularformelbeschränkungen für gängige Klassen phenolischer Naturstoffe erstellt. Diese Methode wurde gegen eine Open-Source-Software zur Massenspektrometrie-Datenverarbeitung (MZMine®) und gegen manuelle Annotation basierend auf veröffentlichten Daten evaluiert.

Es wurde festgestellt, dass die gezielte LipidXplorer-Methode, die unter Verwendung üblicher phenolischer Fragmentierungsmuster implementiert wurde, mehr Phenole annotieren kann als MZMine®, das auf automatisierten Abfragen in den verfügbaren Datenbanken basiert. Zusätzlich Screening auf Ascaroside, Naturstoffe mit nicht verwandten Strukturen zu Pflanzenphenolen, die von den Nematoden gesammelt wurden Caenorhabditis elegans, demonstrierte die Spezifität dieser Methode durch Kreuztests beider Chemikaliengruppen in Pflanzen und Nematoden.

96 Wie kann die Omic-Wissenschaft verbessert werden?

Eines der Versprechen der Multiomic-Analyse war es, die klinische Diagnostik so zu verändern, dass sie eine viel genauere Phänotypisierung von Krankheitszuständen ermöglicht. Trotz enormer Investitionen hat die Transformation des klinischen Alltags jedoch nicht stattgefunden. Es gibt viele Gründe für diesen mangelnden Erfolg, aber einer ist das Versäumnis, quantitative und reproduzierbare Daten zu liefern. Dieses Versagen behindert nicht nur Fortschritte bei der klinischen Phänotypisierung, sondern auch bei der Anwendung der Omics-Wissenschaft in der Systembiologie. Der Schwerpunkt in diesem Standpunkt wird auf Lipidomics liegen, aber die gewonnenen Erkenntnisse sind allgemein anwendbar

97 Von Organellen abgeleitetes Acetyl-CoA fördert das Überleben, die Migration und die Metastasierung von Prostatakrebszellen durch Aktivierung der Calmodulin-Kinase II

Guoyu Yu, Chien-Jui Cheng, Song-Chang Lin, Yu-Chen Lee, Daniel E. Frigo, Li-Yuan Yu-Lee, Gary E. Gallick, Mark A. Titus, Leta K. Nutt, Sue-Hwa Lin

Obwohl neue Erkenntnisse eine mögliche Rolle der Calcium/Calmodulin-abhängigen Kinase II (CaMKII) bei Prostatakrebs (PCa) nahelegen, ist ihre Rolle bei der PCa-Tumorentstehung weitgehend unbekannt. Hier untersuchen wir, ob der Acetyl-CoA-CaMKII-Weg, der erstmals in Frosch-Oozyten beschrieben wurde, die PCa-Tumorentstehung fördert. In humanen PCa-Proben exprimierte metastasierendes PCa im Vergleich zu lokalisiertem PCa höhere Spiegel von aktivem CaMKII. Dementsprechend war die basale CaMKII-Aktivität in den stärker tumorigenen PC3- und PC3-mm2-Zellen im Vergleich zu den weniger tumorigenen LNCaP- und C4-2B4-Zellen signifikant höher. Die Deletion von CaMKII durch CRISPR/Cas9 in PC3-mm2-Zellen verhinderte das Zellüberleben unter Low-Serum-Bedingungen, verankerungsunabhängiges Wachstum und Zellmigrationsüberexpression von konstitutiv aktiver CaMKII in C4-2B4-Zellen förderten diese Phänotypen. In einem Tiermodell der PCa-Metastasierung reduzierte die genetische Ablation von CaMKII die PC3-mm2-Zellmetastasierung von der Prostata zu den Lymphknoten. Durch den Knockdown des Acetyl-CoA-Transporters Carnitin-Acetyltransferase (CRAT) wurde die CaMKII-Aktivierung aufgehoben, was den Beweis liefert, dass aus Organellen erzeugtes Acetyl-CoA ein Hauptaktivator von CaMKII ist. Die genetische Deletion der Proteine ​​der β-Oxidationsrate-begrenzenden Enzyme der ACOX-Familie verringerte die CaMKII-Aktivierung, während die Überexpression von ACOXI die CaMKII-Aktivierung erhöhte. Insgesamt identifizieren unsere Studien aktives CaMKII als eine neue Verbindung zwischen der β-Oxidation von Organellen und dem Acetyl-CoA-Transport mit Zellüberleben, Migration und PCa-Metastasierung.

98 Der Sphingomyelin-Stoffwechsel ist ein Regulator der K-Ras-Funktion

Dharini van der Hoeven, Kwang-Jin Cho, Yong Zhou, Xiaoping Ma, Wei Chen, Ali Naji, Dina Montufar-Solis, Yan Zuo, Sarah E Kovar, Kandice R Levental, Jeffrey A Frost, Ransome van der Hoeven, John F Hancock

K-Ras muss sich für biologische Aktivität an der Plasmamembran (PM) lokalisieren. Wir zeigen hier, dass mehrere Inhibitoren der sauren Sphingomyelinase (ASM), darunter trizyklische Antidepressiva, falsch lokalisiertes Phosphatidylserin (PtdSer) und K-RasG12V aus dem PM, zu einer Aufhebung der K-RasG12V-Signalgebung und einer potenten, selektiven Wachstumshemmung von mutiertem K-Ras-transformiertem Krebszellen. Dementsprechend verringerte der ASM-Inhibitor Fendilin in Nacktmäusen die Wachstumsrate von onkogenen K-Ras-exprimierenden MiaPaCa-2-Tumoren, hatte jedoch keine Wirkung auf das Wachstum der Wildtyp-K-Ras-exprimierenden BxPC-3-Tumoren. ASM-Inhibitoren hemmten auch die aktivierte LET-60-Signalgebung (ein K-Ras-Ortholog) bei Caenorhabditis elegans, wie durch die Unterdrückung des induzierten Multivulva-Phänotyps nachgewiesen wurde. Unter Verwendung von RNA-Interferenz gegen C. elegans-Gene, die andere Enzyme im Sphingomyelin (SM)-Biosyntheseweg kodieren, identifizierten wir 14 Enzyme, deren Knockdown den LET-60-Multivulva-Phänotyp stark oder mäßig unterdrückte. In Säugerzellen verarmten pharmakologische Wirkstoffe, die auf diese Enzyme abzielen, alle PtdSer aus dem PM und verursachten eine K-RasG12V-Fehllokalisierung. Diese Effekte korrelierten mit Veränderungen der SM-Spiegel oder der subzellulären Verteilung. Ausgewählte Verbindungen, darunter Sphingosinkinase-Inhibitoren, hemmten wirksam die Proliferation onkogener K-Ras-exprimierender Bauchspeicheldrüsenkrebszellen. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass ein normaler SM-Stoffwechsel für die K-Ras-Funktion entscheidend ist, was therapeutische Optionen für die Behandlung von K-Ras-bedingten Krebserkrankungen darstellen könnte.

99 Die Modulation von Myelopoese-Vorläufern ist ein integraler Bestandteil der trainierten Immunität

Ioannis Mitroulis, Klara Ruppova, Baomei Wang, Lan-Sun Chen, Michal Grzybek, Tatyana Grinenko, Anne Eugster, Maria Troullinaki, Alessandra Palladini, Ioannis Kourtzelis, Antonios Chatzigeorgiou, Andreas Schlitzer, Marc Beyer, Leo AB Joost ., Math, Berias Leermann , Andreas Petzold, Kai Simons, Ian Henry, Andreas Dahl, Joachim L. Schultze, Ben Wielockx, Nicola Zamboni, Peter Mirtschink, Ünal Coskun, George Hajishengallis, Mihai G Netea, Triantafyllos Chavakis

Eine trainierte angeborene Immunität fördert eine anhaltend günstige Reaktion myeloischer Zellen auf eine sekundäre Herausforderung, trotz ihrer kurzen Lebensdauer im Kreislauf. Wir stellten daher die Hypothese auf, dass die trainierte Immunität über die Modulation von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) wirkt. Die Verabreichung von β-Glucan (prototypischer trainierter immunitätsinduzierender Agonist) an Mäuse induzierte eine Expansion von Vorläufern der myeloischen Linie, die mit einer erhöhten Signalübertragung durch angeborene Immunmediatoren wie IL-1β und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor ( GM-CSF) und mit Anpassungen im Glukosestoffwechsel und der Cholesterinbiosynthese. Die durch trainierte Immunität bedingte Zunahme der Myelopoese führte bei Mäusen zu einer vorteilhaften Reaktion auf eine sekundäre LPS-Herausforderung und zum Schutz vor einer Chemotherapie-induzierten Myelosuppression. Daher ist die Modulation von myeloischen Vorläuferzellen im Knochenmark ein integraler Bestandteil der trainierten Immunität, die bisher als funktionelle Veränderungen reifer myeloischer Zellen in der Peripherie angesehen wurde.

100 Fettgewebe ATGL modifiziert das kardiale Lipidom bei drucküberlastungsinduziertem linksventrikulärem Versagen

Janek Salatzki, Anna Foryst-Ludwig, Kajetan Bentele, Annelie Blumrich, Elia Smeir, Zsofia Ban, Sarah Brix, Jana Grune, Niklas Beyhoff, Robert Klopfleisch, Sebastian Dunst, Michal A Surma, Christian Klose, Michael Rothe, Frank R. Heinzel, Alexander Krannich, Erin E. Kershaw, Dieter Beule, P. Christian Schulze, Nikolaus Marx, Ulrich Kintscher

Die Fettgewebslipolyse tritt während der Entwicklung einer Herzinsuffizienz als Folge einer chronischen adrenergen Stimulation auf. Der Einfluss einer durch Fetttriglyceridlipase (ATGL) vermittelten verstärkten Hydrolyse von Fetttriacylglycerol auf die Herzfunktion ist jedoch unklar. Um die Rolle der Fettgewebslipolyse bei Herzinsuffizienz zu untersuchen, generierten wir Mäuse mit gewebespezifischer Deletion von ATGL (atATGL-KO). atATGL-KO-Mäuse wurden einer transversalen Aortenkonstriktion (TAC) unterzogen, um eine druckvermittelte Herzinsuffizienz zu induzieren. Das kardiale Mauslipidom und das humane Plasmalipidom von gesunden Kontrollpersonen (n = 10) und Patienten mit systolischer Herzinsuffizienz (HFrEF, n = 13) wurden mittels MS-basierter Shotgun-Lipidomik analysiert. TAC-induzierte Zunahmen der linksventrikulären Masse (LVM) und des diastolischen LV-Innendurchmessers waren bei atATGL-KO-Mäusen im Vergleich zu Wildtyp (wt)-Mäusen signifikant abgeschwächt. Noch wichtiger ist, dass atATGL-KO-Mäuse gegen TAC-induziertes systolisches LV-Versagen geschützt waren. Eine Störung der Lipolyse im Fettgewebe von ATGL-KO-Mäusen führte zur Verhinderung der wichtigsten kardialen Lipidomveränderungen, die nach TAC bei wt-Mäusen beobachtet wurden. Tiefgreifende Veränderungen traten in der Lipidklasse der Phosphatidylethanolamine (PE) auf, bei denen mehrere PE-Spezies bei versagenden wt-Herzen deutlich induziert wurden, die bei atATGL-KO-Herzen abgeschwächt wurden. Darüber hinaus wurden ausgewählte durch Herzinsuffizienz induzierte PE-Spezies in Mäuseherzen auch in Plasmaproben von Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz induziert. Die TAC-induzierte kardiale PE-Induktion führte zu verringerten PC/PE-Spezies-Verhältnissen, verbunden mit einer erhöhten apoptotischen Markerexpression bei versagenden wt-Herzen, ein Prozess, der bei atATGL-KO-Herzen nicht vorhanden ist. Die Störung der Fettgewebelipolyse durch ATGL-Mangel verbesserte die druckinduzierte Herzinsuffizienz und die potenziell schädlichen Veränderungen des kardialen Lipidoms, die diesen pathologischen Prozess begleiten, nämlich die Induktion bestimmter PE-Spezies. Die nicht kardiale ATGL-vermittelte Modulation des kardialen Lipidoms kann eine wichtige Rolle bei der Pathogenese der chronischen Herzinsuffizienz spielen.

101 Zellgröße und Wachstumsrate werden durch TORC2-abhängige Signale moduliert

Rafael Lucena, Maria Alcaide-Gavilán, Katherine Schubert, Maybo He, Matthew G. Domnauer, Catherine Marquer, Christian Klose, Michal A. Surma, Douglas R. Kellogg

Die Größe aller Zellen, von Bakterien bis zu Wirbeltieren, ist proportional zur Wachstumsrate, die durch die Nährstoffverfügbarkeit bestimmt wird, aber die zugrunde liegenden Mechanismen sind unbekannt. Hier zeigen wir, dass Nährstoffe die Zellgröße und Wachstumsrate über das TORC2-Signalnetzwerk in knospenden Hefen modulieren. Eine wichtige Funktion des TORC2-Netzwerks besteht darin, die Synthese von Ceramid-Lipiden zu modulieren, die bei der Signalübertragung eine Rolle spielen. Die TORC2-abhängige Kontrolle der Ceramid-Signalgebung beeinflusst stark sowohl die Zellgröße als auch die Wachstumsrate. Daher können Zellen, die keine Ceramide herstellen können, ihre Wachstumsrate oder Größe als Reaktion auf Veränderungen der Nährstoffe nicht modulieren. PP2A, das mit der regulatorischen Untereinheit von Rts1 (PP2A[Rts1]) assoziiert ist, ist in eine Rückkopplungsschleife eingebettet, die die TORC2-Signalgebung steuert und hilft, das Niveau der TORC2-Signalgebung so einzustellen, dass es der Nährstoffverfügbarkeit entspricht. Zusammen legen die Daten ein Modell nahe, in dem Wachstumsrate und Zellgröße mechanistisch durch Ceramid-abhängige Signale des TORC2-Netzwerks verknüpft sind.

102 Serin-abhängige Sphingolipid-Synthese ist eine metabolische Belastung aneuploider Zellen

Sunyoung Hwang, H. Tobias Gustafsson, Ciara O'Sullivan, Gianna Bisceglia, Xinhe Huang, Christian Klose, Andrej Shevchenko, Robert C. Dickson, Paola Cavaliere, Noah Dephoure, Eduardo M. Torres

Aneuploidie stört die zelluläre Homöostase. Die molekularen Mechanismen, die den physiologischen Reaktionen und der Anpassung an Aneuploidie zugrunde liegen, sind jedoch nicht gut verstanden. Die Entschlüsselung dieser Mechanismen ist wichtig, da Aneuploidie mit Krankheiten, einschließlich geistiger Behinderung und Krebs, in Verbindung gebracht wird. Obwohl Tumore und aneuploide Zellen von Säugern, einschließlich mehrerer Krebszelllinien, veränderte Sphingolipide-Spiegel aufweisen, bleibt die Rolle von Sphingolipiden bei der Aneuploidie unbekannt. Hier zeigen wir, dass Ceramide und langkettige Basen, Sphingolipidmoleküle, die die Proliferation verlangsamen und das Überleben fördern, durch Aneuploidie vermehrt werden. Die Sphingolipid-Spiegel sind eng mit der Serin-Synthese verbunden, und die Hemmung der Serin- oder Sphingolipid-Synthese kann spezifisch die Fitness aneuploider Zellen beeinträchtigen. Bemerkenswerterweise verbessert oder verschlechtert sich die Fitness aneuploider Zellen bei genetischer Abnahme bzw. Zunahme von Ceramiden. Ein kombiniertes Targeting der Serin- und Sphingolipid-Synthese könnte genutzt werden, um spezifisch Krebszellen anzugreifen, von denen die überwiegende Mehrheit aneuploid ist.

103 Lipidomics harmonisieren: NIST-Ringversuch für Lipidomics mit SRM 1950 – Metabolites in Frozen Human Plasma

John A Bowden, Alan Heckert, Candice Z Ulmer, Christina M Jones, Jeremy P Koelmel, Laila Abdullah, Linda Ahonen, Yazen Alnouti, Aaron M Armando, John M Asara, Takeshi Bamba, John R Barr, Jonas Bergquist, Christoph H Borchers, Joost Brandsma, Susanne B. Breitkopf, Tomas Cajka, Amaury Cazenave-Gassiot, Antonio Checa, Michelle A. Cinel, Romain A. Colas, Serge Cremers, Edward A. Dennis, James E. Evans, Alexander Fauland, Oliver Fiehn, Michael S. Gardner, Timothy J. Garrett , Katherine H. Gotlinger, Jun Han, Yingying Huang, Aveline Huipeng Neo, Tuulia Hyötyläinen, Yoshihiro Izumi, Hongfeng Jiang, Houli Jiang, Jiang Jiang, Maureen Kachman, Reiko Kiyonami, Kristaps Klavins, Christian Klose, Harald C. Köfeler, Johan Kolmert, Therese Koal, Grielof Koster, Zsuzsanna Kuklenyik, Irwin J. Kurland, Michael Leadley, Karen Lin, Krishna Rao Maddipati, Danielle McDougall, Peter J. Meikle, Natalie A Mellett, Cian Monnin, M Arthur Moseley, Renu Nandakumar, Matej Oresic, Rainey Patterson, David Peake, Jason S. Pierce, Martin Post, Anthony D Postle, Rebecca Pugh, Yunping Qiu, Oswald Quehenberger, Parsram Ramrup, Jon Rees, Barbara Rembiesa, Denis Reynaud, Mary R Roth, Susanne Sales, Kai Schuhmann, Michal Laniado Schwartzman, Charles N Serhan, Andrej Shevchenko, Stephen E Somerville, Lisa St. John-Williams, Michal A Surma, Hiroaki Takeda, Rhishikesh Thakare, J Will Thompson, Federico Torta, Alexander Triebl, Martin Trötzmüller, SJ Kumari Ubhayasekera, Dajana Vuckovic, Jacquelyn M Weir, Ruth Welti, Markus R Wenk , Craig E Wheelock, Libin Yao, Min Yuan, Xueqing H Zhao, Senlin Zhou

Da das Gebiet der Lipidomik weiter voranschreitet, ist die Selbstbewertung innerhalb der Gemeinschaft von entscheidender Bedeutung. Hier führten wir einen Ringversuch zum Vergleich von Lipidomics mit Standard Reference Material (SRM) 1950 – Metabolites in Frozen Human Plasma, einem kommerziell erhältlichen Referenzmaterial, durch. Der Ringversuch umfasste 31 verschiedene Labore, wobei jedes Labor einen anderen Lipidomik-Workflow verwendete. Insgesamt wurden 1.527 einzelne Lipide in allen Laboratorien gemessen, und für 339 dieser Lipide wurden Konsensus-Standortschätzungen und damit verbundene Unsicherheiten bestimmt, die auf der Ebene der Summenzusammensetzung von fünf oder mehr teilnehmenden Labors gemessen wurden. Diese bewerteten Lipide, die in SRM 1950 nachgewiesen wurden, dienen als gemeinschaftsweite Benchmarks für die intra- und interlaboratorische Qualitätskontrolle und Methodenvalidierung. Diese Analysen wurden mit nicht standardisierten laborunabhängigen Arbeitsabläufen durchgeführt. Die Konsensusorte wurden auch mit einer früheren Untersuchung von SRM 1950 durch das LIPID MAPS-Konsortium verglichen. Während das zentrale Thema des Ringversuchs darin bestand, Werte zur Harmonisierung von Lipiden, Lipidmediatoren und Vorläufermessungen in der gesamten Gemeinschaft bereitzustellen, wurde sie auch initiiert, um eine Diskussion über Bereiche mit Verbesserungsbedarf anzuregen.

104 Maschinelles Lernen trifft auf komplexe Netzwerke durch koaleszente Einbettung in den hyperbolischen Raum

Alessandro Muscoloni, Josephine M. Thomas, Sara Ciucci, Ginestra Bianconi, Carlo V Cannistraci

Physiker haben kürzlich beobachtet, dass realistische komplexe Netzwerke als diskrete Samples aus einer kontinuierlichen hyperbolischen Geometrie entstehen, die in einem Kreis eingeschlossen ist: Der Radius repräsentiert die Knotenzentralität und die Winkelverschiebung zwischen zwei Knoten ähnelt ihrer topologischen Nähe. Der hyperbolische Kreis soll ein universeller Repräsentations- und Analyseraum vieler realer Netzwerke werden. Die Ableitung der Winkelkoordinaten, um ein reales Netzwerk wieder auf seine latente Geometrie abzubilden, bleibt jedoch ein herausforderndes inverses Problem. Hier zeigen wir, dass intelligente Maschinen zur unüberwachten Erkennung und Visualisierung von Ähnlichkeiten in Big Data auch die Netzwerk-Winkelkoordinaten des hyperbolischen Modells gemäß einer geometrischen Organisation ableiten können, die wir „Angular Coalescence“ nennen. Basierend auf diesem Phänomen schlagen wir eine Klasse von Algorithmen vor, die selbst für große Netzwerke eine schnelle und genaue „koaleszente Einbettung“ in den hyperbolischen Kreis bietet. Diese rechnergestützte Lösung eines inversen Problems in der Physik komplexer Systeme begünstigt die Anwendung von Techniken der latenten Netzwerkgeometrie in Disziplinen, die sich mit der Analyse großer Netzwerkdaten befassen, einschließlich Biologie, Medizin und Sozialwissenschaften.

105 Mittel und Methoden zur Behandlung der früh einsetzenden Parkinson-Krankheit

Patrik Verstreken, Vanessa A Morais, Melissa Vos

Diese Anmeldung bezieht sich auf das Gebiet der neurodegenerativen Erkrankungen, insbesondere auf das Gebiet der Parkinson-Krankheit. Insbesondere beschreibt die Offenbarung, dass Inhibitoren, die die FAS-Aktivität reduzieren, für die Behandlung der Parkinson-Krankheit verwendet werden können, insbesondere die Behandlung von Patienten, die an der Parkinson-Krankheit leiden, die Mutationen mit Funktionsverlust in PINK1- oder PARKIN-Genen aufweisen.

106 ω-3 mehrfach ungesättigte Fettsäuren lenken die Differenzierung des Membranphänotyps in mesenchymalen Stammzellen, um die Osteogenese zu verstärken

Kandice R. Levental, Michal A. Surma, Allison D. Skinkle, Joseph H. Lorent, Yong Zhou, Christian Klose, Jeffrey T. Chang, John F. Hancock, Ilya Levental

Säugetierzellen produzieren Hunderte von dynamisch regulierten Lipidspezies, die aktiv umgesetzt und transportiert werden, um funktionelle Membranen herzustellen. Diese Lipidrepertoires sind anfällig für Störungen aus Nahrungsquellen mit möglicherweise tiefgreifenden physiologischen Konsequenzen. Jedoch wurden weder die Lipidrepertoires verschiedener Zellmembranen, ihre Modulation durch Nahrungsfette noch ihre Auswirkungen auf zelluläre Phänotypen umfassend erforscht. Wir berichten, dass die Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen (MSCs) in Osteoblasten oder Adipozyten zu einem umfassenden Umbau der Plasmamembran (PM) führt, wodurch zellspezifische Membranzusammensetzungen und biophysikalische Eigenschaften erzeugt werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften von Osteoblasten-PMs ermöglichten ein rationales Engineering von Membranphänotypen, um die Differenzierung in MSCs zu modulieren. Insbesondere die Supplementation mit Docosahexaensäure (DHA), einer für Osteoblastenmembranen charakteristischen Lipidkomponente, induzierte ein breites lipidomisches Remodeling in MSCs, das kompositorische und strukturelle Aspekte des osteoblastischen PM-Phänotyps reproduzierte. Die durch DHA-Supplementierung induzierten PM-Veränderungen potenzierten die osteogene Differenzierung von MSCs gleichzeitig mit einer verstärkten Akt-Aktivierung am PM. Diese Beobachtungen führen zu einem Modell, bei dem das DHA-induzierte Lipidom zu stabileren Membranmikrodomänen führt, die dazu dienen, die Akt-Aktivität zu erhöhen und dadurch die osteogene Differenzierung zu verstärken. Im weiteren Sinne legen unsere Untersuchungen einen allgemeinen Mechanismus nahe, durch den Nahrungsfette die Zellphysiologie durch Umbau von Membranlipidomen, biophysikalischen Eigenschaften und Signalübertragung beeinflussen.

107 Transcriptomics-driven Lipidomics (TDL) identifiziert die mikrobiomregulierten Ziele des ilealen Lipidstoffwechsels

Anirikh Chakrabarti, Mathieu Membrez, Delphine Morin‐Rivron, Jay Siddharth, Chieh J. Chou, Hugues Henry, Stephen Bruce, Sylviane Metairon, Frederic Raymond, Bertrand Betrisey, Carole Loyer, Scott J. Parkinson, Mojgan Masoodi

Das Darmmikrobiom und der Fettstoffwechsel werden beide als wesentliche Komponenten bei der Aufrechterhaltung der Stoffwechselgesundheit anerkannt. Die beteiligten Mechanismen sind multifaktoriell und (insbesondere für das Mikrobiom) schlecht definiert. Ein strategischer Ansatz zur Untersuchung der Komplexität des mikrobiellen Einflusses auf den Lipidstoffwechsel würde die Bestimmung relevanter molekularer Mechanismen für Mikrobiom-gerichtete Therapeutika erleichtern. E coli ist mit Fettleibigkeit und metabolischem Syndrom verbunden und wir haben diesen Zusammenhang in Verbindung mit gnotobiotischen Modellen verwendet, um die Auswirkungen von E coli auf den Fettstoffwechsel. Um die Komplexität der Integration des Mikrobioms und des Lipidstoffwechsels anzugehen, haben wir Transkriptomik-gesteuerte Lipidomik (TDL) entwickelt, um die Auswirkungen von E coli Kolonisation auf den Fettstoffwechsel und etablierte Mediatoren von Entzündungen und Insulinresistenz, einschließlich des Arachidonsäurestoffwechsels, Veränderungen der Gallensäuren und der Nahrungslipidabsorption. Ein mikrobiombezogener therapeutischer Ansatz, der auf diese Mechanismen abzielt, kann daher einen therapeutischen Weg bieten, der die Erhaltung der metabolischen Gesundheit unterstützt.

108 Lipidomische Veränderungen der Skelettmuskulatur bei Patienten nach biliopankreatischer Diversion

Carola S. Mehnert, Jürgen Graessler, Virginia Kamvissi-Lorenz, Lidia Castagneto Gissey, James R. Casella Mariolo, Giovanni Casella, Geltrude Mingrone, Stefan R. Bornstein

Die Mechanismen hinter der schnellen Verbesserung der Insulinsensitivität und der Freisetzung des diabetischen Stoffwechselzustands nach bariatrischen Operationen sind noch nicht vollständig verstanden. Um die Effekte auf individueller zellulärer Ebene weiter aufzuklären, haben wir Massenspektrometrie angewendet, um die Veränderungen des Lipidomprofils von Skelettmuskelzellen vor und nach biliopankreatischer Diversion bei sechs Patienten zu untersuchen. Wir fanden eine Abnahme der Lipidspeicherspezies, hauptsächlich Triacylglyceride (z. B. TAG 52:2 von 19,84 auf 13,26 Mol-% p=0,028) und eine Zunahme der Struktur- und Signallipide, einschließlich Phosphatidylcholine [PC 36:2 (18:1/). 18:1) von 0,12 bis 0,65 Mol-% p = 0,046], Phosphatidylinositole (PI 36: 2 von 0,008 bis 0,039 Mol-% p = 0,046) und Cardiolipine (CL 72: 8 von 0,16 bis 1,22 Mol-% p = 0,043). Die proportionale Zunahme der strukturellen Lipide war direkt und die Abnahme der TAGs korrelierte umgekehrt mit einer verbesserten postoperativen Insulinsensitivität, gemessen durch euglykämische hyperinsulinämische Clamp. So kann eine kurzfristige Erholung der Insulinsensitivität nach biliopankreatischer Diversion neben der hormonellen Anpassung des Darms, mechanischen Faktoren, Verschiebungen des Darmmikrobioms und Veränderungen des Gallensäure- und Phospholipidstoffwechsels zusätzlich auf eine metabolische Erholung der Skelettmuskelzellen zurückgeführt werden durch Normalisierung des zellulären Lipidomprofils. Weitere Studien sind erforderlich, um zu untersuchen, ob eine verbesserte Insulinsensitivität der Skelettmuskulatur direkt mit dem Abbau von ektopischen Triglyceriden verbunden sein könnte, wodurch das Reservoir lipotoxischer Zwischenprodukte reduziert wird, die die Insulinsignalübertragung und den mitochondrialen Stoffwechsel beeinträchtigen könnten.

109 Eisen beeinflusst die Neigung zu Ire1-Clusterbildung und die Amplitude der Stresssignalisierung des endoplasmatischen Retikulums

Nir Cohen, Michal Breker, Anush Bakunts, Kristina Pesek, Ainara Chas, Josepmaria Argemí, Andrea Orsi, Lihi Gal, Silvia Chuartzman, Yoav Wigelman, Felix Jonas, Peter Walter, Robert Ernst, Tomás Aragón, Eelco van Anken, Maya Schuldiner

Die ungefaltete Proteinantwort (UPR) ermöglicht es den Zellen, die Kapazität des Sekretionsweges je nach Bedarf anzupassen.Ire1, der Stresssensor des endoplasmatischen Retikulums (ER) und zentraler Aktivator des UPR, wird von der knospenden Hefe konserviert Saccharomyces cerevisiae zu Menschen. Unter ER-Stressbedingungen gruppiert sich Ire1 zu Herden, die eine optimale UPR-Aktivierung ermöglichen. Um Faktoren zu entdecken, die das Ire1-Clustering beeinflussen, führten wir ein High-Content-Screening mit einer Hefe-Mutantenbibliothek des gesamten Genoms durch, die Ire1-mCherry exprimiert. Wir bildeten die Stämme nach der UPR-Induktion ab und fanden 154 Stämme, die Veränderungen in der Ire1-Clusterbildung aufwiesen. Die Treffer wurden um Eisen- und Häm-Effektoren und Bindungsproteine ​​angereichert. Durch die Durchführung einer pharmakologischen Depletion und Repletion bestätigten wir, dass Eisen (Fe 3+ ) die UPR-Aktivierung sowohl in Hefe- als auch in menschlichen Zellen beeinflusst. Wir vermuten, dass die Neigung zur Clusterbildung von Ire1 von der Membranzusammensetzung abhängt, die durch die Häm-abhängige Biosynthese von Sterolen bestimmt wird. Unsere Ergebnisse heben die vielfältigen zellulären Funktionen hervor, die in die UPR einfließen, und betonen das Cross-Talk zwischen den Organellen, das erforderlich ist, um die Homöostase konzertiert aufrechtzuerhalten.

110 Mischungsübergangstemperaturskalen mit Wachstumstemperatur in einer Zebrafisch-Zelllinie

Margaret Burns, Kathleen Wisser, Jing Wu, Ilya Levental, Sarah L Veatch

Zellen können den Lipidgehalt ihrer Plasmamembranen bei Veränderungen ihrer Umgebung ändern, um die Membranfunktion aufrechtzuerhalten und anzupassen. Neuere Arbeiten legen nahe, dass einige Membranfunktionen entstehen, weil zelluläre Plasmamembranen unter Wachstumsbedingungen nahe an einem Mischungsübergang stehen. Hier berichten wir über Experimente mit riesigen Plasmamembranvesikeln (GPMVs), um zu untersuchen, wie die Membranübergangstemperatur mit der Wachstumstemperatur in einer Zebrafischzelllinie (ZF4) variiert, die für das Wachstum zwischen 20 und 32 °C angepasst werden kann. Wir stellen fest, dass sich die GPMV-Übergangstemperaturen für vier untersuchte Wachstumstemperaturen auf 16,7 ± 1,2 °C unter der Wachstumstemperatur einstellen und dass die Anpassung über ungefähr 2 Tage erfolgt, wenn die Temperatur abrupt von 28 auf 20 °C gesenkt wird. Wir finden auch, dass GPMVs leicht unterschiedliche Lipidome aufweisen, wenn sie aus Zellen isoliert werden, die für das Wachstum bei 28 und 20 °C angepasst sind. Ähnlich wie bei früheren Arbeiten an Vesikeln, die aus Säugerzellen stammen, werden in ZF4-abgeleiteten GPMVs fluktuierende Domänen beobachtet, die mit ihrer kritischen Membranzusammensetzung übereinstimmen. Zusammengenommen legen diese experimentellen Ergebnisse nahe, dass Zellen in Kultur ihre Membranzusammensetzung biologisch so einstellen, dass die spezifische Nähe zu einem kritischen Mischungsübergang beibehalten wird.

111 Die Münchner MIDY Pig Biobank – Eine einzigartige Ressource zur Untersuchung von Organ-Crosstalk bei Diabetes

Andreas Blutke, Simone Renner, Florian Flenkenthaler, Mattias Backman, Serena Haesner, Elisabeth Kemter, Erik Ländström, Christina Braun-Reichhart, Barbara Albl, Elisabeth Streckel, Birgit Rathkolb, Cornelia Prehn, Alessandra Palladini, Michal Grzybek, Stefan Krebs, Stefan Bauersachs, Andrea Bähr, Andreas Brühschwein, Cornelia A Deeg, Erica De Monte, Michaela Dmochewitz, Caroline Eberle, Daniela Emrich, Robert Fux, Frauke Groth, Sophie Gumbert, Antonia Heitmann, Arne Hinrichs, Barbara Keßler, Mayuko Kurome, Miriam Leipig-Rudolph, Kaspar Matiasek, Horst D. Reichenbach, Hazal Öztürk, Christiane Otzdorff, Myriam Reichenbach, Alexandra Rieger, Birte Rieseberg, Marco Rosati, Manuel N. Saucedo, Anna Schleicher, Marlon R. Schneider, Kilian Simmet, Judith Steinmetz, Nicole Übel, Patrizia Zehetmaier, Andreas Jung, Jerzy Adamski, Ünal Coskun, Martin Hrabe de Angelis, Christian Simmet, Mathias Ritzmann, Andrea Meyer-Lindenberg, Helmut Blum, Georg J Arnold, Thomas Fröhlich, Rüdiger Wanke, Eckhard Wol F

Die Prävalenz von Diabetes mellitus und den damit verbundenen Komplikationen nimmt stetig zu. Als Ressource zur Untersuchung der systemischen Folgen von chronischer Insulininsuffizienz und Hyperglykämie haben wir eine umfassende Biobank von Langzeit-Diabetikern eingerichtet INS C94Y-transgene Schweine, ein Modell für Mutanten INS Gen-induzierter Diabetes der Jugend (MIDY) und von Wildtyp (WT) Wurfgeschwistern.

Weibliche MIDY-Schweine (n = 4) wurden zusammen mit weiblichen WT-Wurfgeschwistern (n = 5) 2 Jahre lang mit suboptimaler Insulinbehandlung gehalten. Plasma-Insulin-, C-Peptid- und Glucagon-Spiegel wurden regelmäßig unter Verwendung spezifischer Immunoassays bestimmt. Darüber hinaus wurden klinisch-chemische, gezielte Metabolomik- und Lipidomik-Analysen durchgeführt. Im Alter von 2 Jahren wurden alle Schweine eingeschläfert, obduziert und ein breites Gewebespektrum durch systematische, einheitliche Stichprobenverfahren entnommen. Das Gesamtvolumen der Betazellen wurde durch stereologische Verfahren bestimmt. Eine Pilot-Proteomanalyse von Pankreas, Leber und Nierenrinde wurde durch markierungsfreie Proteomik durchgeführt.

MIDY-Schweine hatten erhöhte Nüchtern-Plasmaglukose- und Fructosaminkonzentrationen, C-Peptid-Spiegel, die mit dem Alter abnahmen und nach 2 Jahren nicht mehr nachweisbar waren, und ein um 82 % reduziertes Betazell-Gesamtvolumen im Vergleich zu WT. Die Plasma-Glukagon- und Beta-Hydroxybutyrat-Spiegel von MIDY-Schweinen waren chronisch erhöht, was die Kennzeichen eines schlecht eingestellten Diabetes beim Menschen widerspiegelt. Insgesamt wurden ∼1900 Proben verschiedener Körperflüssigkeiten (Blut, Serum, Plasma, Urin, Zerebrospinalflüssigkeit und Gelenkflüssigkeit) sowie ∼17.000 Proben aus ∼50 verschiedenen Geweben und Organen konserviert, um eine Vielzahl von morphologischen und molekularen Analysen zu ermöglichen . Hauptkomponentenanalysen von plasmagerichteten Metabolomik- und Lipidomikdaten und von Proteomprofilen aus Pankreas, Leber und Nierenrinde trennten klar MIDY- und WT-Proben.

Das breite Spektrum an wohldefinierten Bioproben in der Münchner MIDY Pig Biobank, die der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung stehen wird, bietet eine einzigartige Ressource für systematische Studien zum Organ-Crosstalk bei Diabetes in einer Multi-Organ-, Multi-Omics-Dimension.

112 Alterung und Sarkopenie sind bei Ratten mit spezifischen Wechselwirkungen zwischen Darmmikroben, Serumbiomarkern und der Physiologie des Wirts verbunden

Jay Siddharth, Anirikh Chakrabarti, Alice Pannérec, Sonia Karaz, Delphine Morin‐Rivron, Mojgan Masoodi, Jerome N. Feige, Scott J. Parkinson

Das Mikrobiom spielt nachweislich eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung vieler Gesundheitsaspekte, die auch mit dem Altern in Verbindung stehen. Um Bereiche potenzieller Exploration und Intervention zu identifizieren, charakterisierten wir gleichzeitig altersbedingte Veränderungen des Darmmikrobioms, der Muskelphysiologie und der proteomischen und lipidomischen Profile im Serum bei alten Ratten, um eine integrierte Signatur des alternden Phänotyps zu definieren. Wir zeigen, dass das Altern die Zusammensetzung des Darmmikrobioms verzerrt, insbesondere durch die Veränderung der Sutterella zu Barneseilla Verhältnis und verändert das metabolische Potenzial von Darmbakterien. Altersbedingte Veränderungen des Darmmikrobioms waren mit dem physiologischen Rückgang der Muskel-Skelett-Funktion und mit molekularen Markern für die Nährstoffverarbeitung/-verfügbarkeit und den Entzündungs-/Immunstatus bei alten im Vergleich zu erwachsenen Ratten verbunden. Insgesamt hebt unsere Studie hervor, dass das Altern zu einem komplexen Zusammenspiel zwischen dem Mikrobiom und der Physiologie des Wirts führt und bietet mikrobielle Kandidatenarten, um den physischen und metabolischen Rückgang während des Alterns durch Modulation der mikrobiellen Ökologie des Darms zu bekämpfen.

113 Die Lipin-1-Regulierung der Phospholipid-Synthese erhält die Homöostase des endoplasmatischen Retikulums aufrecht und ist entscheidend für das Überleben von dreifach negativen Brustkrebszellen

Jingquan He, Feng Zhang, Li W. R. Tay, Salome Boroda, Weiqi Nian, Kandice R. Levental, Ilya Levental, Thurl E. Harris, Jeffrey T. Chang, Guangwei Du

Krebszellen programmieren ihren Stoffwechsel um, um die Synthese von Makromolekülen für eine schnelle Vermehrung zu erhöhen. Im Vergleich zu Fettsäuren ist über die Synthese von Phospholipiden, die für die Membranbiogenese in Krebszellen essentiell sind, viel weniger bekannt. Wir fanden heraus, dass LPIN1, das für Lipin-1 kodiert, eine Phosphatidsäure-Phosphatase (PAP), die den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt im Phospholipid-Syntheseweg steuert, bei basal-ähnlichem dreifach-negativem Brustkrebs (TNBC) stark hochreguliert ist. Darüber hinaus korreliert eine hohe LPIN1-Expression mit der schlechten Prognose dieser Patienten. Das Knockdown von LPIN1 erhöht die Apoptose in basalähnlichen TNBC-Zelllinien, während es minimale oder weniger Auswirkungen auf normale menschliche Brustdrüsenepithelzellen (HMECs) und Östrogenrezeptor-positive Brustkrebszelllinien hat. Fettsäureeinbau und Lipidomics-Analysen zeigten, dass der LPIN1-Knockdown die Phospholipidsynthese blockiert und die Membranlipidzusammensetzungen verändert, die letztendlich die Aktivierung eines der 3 Zweige der ungefalteten Proteinantworten, des Inositol-benötigenden Enzym-1α-Wegs, induzieren. Wir zeigen auch nach unserem Wissen zum ersten Mal, dass Lipin-1-Knockdown das Tumorwachstum in vivo signifikant hemmt, indem wir ein orthotopes Xenotransplantat-Brust-Maus-Modell verwenden. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Lipin-1 ein potenzielles Ziel für die Krebstherapie ist.

114 Big-Data-Lipidomik

Mathias J. Gerl, Michal A Surma, Christian Klose, Ronny Herzog, Kai Simons

Lipidomics ist die groß angelegte Untersuchung von Lipiden in biologischen Systemen. Die Analyse großer Datensätze, die möglicherweise bis zu Tausenden von Lipidomen enthalten, ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Wir haben multiparametrische statistische Ansätze etabliert, die auf die Quantifizierung von Lipiddaten zugeschnitten sind. Diese Methoden sind darauf ausgerichtet, Lipid-Biomarker zu identifizieren. In diesem Whitepaper wird eine Kohorte gesunder Probanden mit einer Kohorte erkrankter Personen verglichen, um Lipidsignaturen zu identifizieren, die Gesundheit von Krankheit unterscheiden. Solche Signaturen könnten potenziell für die Stratifizierung von Krankheiten oder für die Diagnose mittels prädiktiver Modellierung (maschinelles Lernen) nützlich sein.

In diesem Whitepaper führen wir Sie durch den Datenanalyseprozess, der auf die Identifizierung von Lipid-Biomarkern und die Bewertung ihrer Leistung abzielt.

115 Umfassende Lipoprotein-Charakterisierung mittels Lipidomics-Analyse von Humanplasma

Nicolas Christinat, Mojgan Masoodi

Lipoproteine ​​sind für den Transport von Lipiden und anderen Nährstoffen im Kreislauf verantwortlich und spielen daher eine wichtige Rolle beim Fettstoffwechsel und bei der Dyslipidämie. Sie wurden auch mit mehreren Stoffwechselstörungen, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, in Verbindung gebracht, und daher ist das Verständnis ihrer Lipidzusammensetzung von entscheidender Bedeutung. Die Charakterisierung von Lipoproteinen ist aufgrund ihrer Heterogenität eine anspruchsvolle Aufgabe. Insbesondere ihre Fraktionierung ist oft mühsam und zeitaufwendig, was die Analyse großer Mengen klinischer Proben erschwert. Wir entwickelten und validierten die Lipidomics-Analyse von Lipoproteinen, einschließlich Chylomikronen, Lipoproteinen mit sehr niedriger Dichte, niedriger Dichte und hoher Dichte. Lipoproteine ​​wurden zunächst durch Polyacrylamid-Röhrchen-Gelelektrophorese fraktioniert, und nach der Flüssig-Flüssig-Extraktion wurden die Lipide durch Direktinfusions-Massenspektrometrie analysiert. Etwa 100 einzigartige Lipidspezies wurden mit guter Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit nachgewiesen. Neben der Lipidzusammensetzung wurden wertvolle Informationen über die Fettsäurezusammensetzung von Lipoproteinen und Lipiden gewonnen. Die vorgestellte Methode bietet eine eingehende Analyse der Lipid- sowie Fettsäurezusammensetzung von Lipoproteinen und ermöglicht gleichzeitig einen guten Probendurchsatz. Es eignet sich daher besonders für die Untersuchung von Lipid-assoziierten Erkrankungen in klinischen Kohorten.

116 Heritabilität und Reaktionen auf eine fettreiche Diät von Plasmalipidomics in einer Zwillingsstudie

Turid Frahnow, Martin A. Osterhoff, Silke Hornemann, Michael Kruse, Michal A. Surma, Christian Klose, Kai Simons, Andreas F.H. Pfeiffer

Lipidomika haben ein großes Potenzial als klinisches Instrument zur Überwachung metabolischer Veränderungen bei Gesundheit und Krankheit. Über die Vererbbarkeit von Lipiden ist jedoch kaum etwas bekannt. Daher ist es notwendig zu klären, wie und inwieweit wir diese Fortschritte beim Einzelnen beeinflussen können. In unserer interventionellen Zwillingsstudie (46 gesunde, nicht adipöse Zwillingspaare) untersuchten wir das Lipidprofil in Plasmaproben nach Umstellung von einer fettarmen Ernährung auf eine isokalorische fettreiche Ernährung (HFD), um die metabolische Anpassung zu charakterisieren. Darüber hinaus haben wir das ACE-Modell für Additive Genetik, Common and Unique Environment sowie lineare gemischte Modellierung verwendet, um die Heritabilität von Lipiden zu analysieren. Die Vererbbarkeit von Lipiden variierte zwischen 0–62% und wurde eher auf Lipidarten als auf Lipidklassen bezogen. Phospholipide zeigten die höchste Vererbung. Darüber hinaus waren Geschlecht, Body-Mass-Index (BMI) und Alter wichtige Modifikatoren. Das Lipidprofil veränderte sich bereits nach einer Woche HFD und divergierte weiter nach 5 Wochen zusätzlicher HFD. Basale Konzentrationen spezifischer Lipide innerhalb von Phospholipiden werden stark vererbt und sind wahrscheinlich mit erblichen Krankheitsrisiken verbunden. BMI, Geschlecht und Alter waren wichtige Modifikatoren. Die Ernährung verändert spezifische Lipidklassen stark und muss in klinischen Assoziationsstudien kontrolliert werden.

117 Lipidomics im Urin: Beweise für mehrere Quellen und Sexualdimorphismus bei gesunden Personen

Jürgen Graessler, Carola S. Mehnert, Klaus-Martin Schulte, Sybille Bergmann, S. Strauss, Tobias D. Bornstein, Julio Licinio, Ma-Li Wong, Andreas L. Birkenfeld, Stefan R. Bornstein

Urinlipidomics kann das diagnostische Rüstzeug zur Früherkennung von Stoffwechsel- und Nierenerkrankungen um neue wertvolle Biomarker erweitern. Quellen und Zusammensetzung von Urinlipiden bei gesunden Personen wurden jedoch nicht im Detail untersucht. Shotgun Lipidomics wurde verwendet, um Lipidomics-Profile in nativen Urinproben von 16 Individuen (acht Männer, acht Frauen) zu quantifizieren, die in fünf Fraktionen über 24 Stunden gesammelt wurden. Alle Probanden wurden umfassend durch Urin- und klinische Indizes charakterisiert. Die durchschnittliche Gesamtlipidkonzentration im Urin pro Probe betrug 0,84 µM bei Männern und 1,03 µM bei Frauen. Wir beobachteten signifikante intra- und interindividuelle Variationen der Lipidkonzentrationen im Laufe der Zeit, konnten jedoch kein klares zirkadianes Muster feststellen. Basierend auf der Menge und der Zusammensetzung der Unterklassen erscheint es sehr unwahrscheinlich, dass Plasma als Hauptquelle für das Urinlipidom dient. Unter Berücksichtigung von Lipidmetaboliten, die in mindestens 20 % aller Proben vorkommen, wurden 38 Lipidspezies aus 7 Lipidklassen identifiziert. In fast allen Urinproben waren vier Phosphatidylserin- und eine Phosphatidylethanolaminether-Spezies (PE-O 36:5) nachweisbar. Geschlechtsdimorphismus wurde hauptsächlich bei Phosphatidylcholinen und Phosphatidylethanolaminen gefunden. Bei Männern und Frauen waren die Lipidspezies im Urin stark mit der Kreatinin- und Albuminausscheidung im Urin korreliert, was die glomeruläre Filtration und tubuläre Transportprozesse widerspiegelt. Bei Frauen trugen jedoch Lipidspezies, die aus Harnzellen und zellulären Bestandteilen des unteren Urogenitaltrakts stammen, erheblich zum Harnlipidom bei. Zusammenfassend zeigte unsere Studie das Potenzial der Urinlipidomik, aber auch die Komplexität der methodischen Herausforderungen, die für ihre Implementierung als Routinediagnostikum bei Nieren-, Urologie- und Stoffwechselerkrankungen zu bewältigen sind.

118 Methoden und Zusammensetzungen von Chondrisomen

Geoffrey A Von Maltzahn, John M Milwid, Michael T Mee, Jacob Rosenblum-Rubens, David Chess, Kyle M Trudeau, Kiana Mahdaviani, Jacob Feala

Mitochondrien sind membrangebundene subzelluläre Strukturen, die in eukaryontischen Zellen vorkommen. Mitochondrien werden manchmal als Kraftwerke der Zellen bezeichnet und erzeugen den größten Teil der Energie der Zelle in Form von Adenosintriphosphat (ATP) durch die Atmung. Schäden und nachfolgende Dysfunktionen von Mitochondrien sind wichtige Faktoren bei einer Reihe von menschlichen Erkrankungen. Hierin beschrieben sind neue Zubereitungen von Chondrisomen, die von Mitochondrien abgeleitet sind, und verwandte Verfahren, die vorteilhafte und überraschende Qualitäten zur Verwendung in humanpharmazeutischen und veterinärmedizinischen Anwendungen aufweisen. Hierin beschriebene Chondrisom-Zubereitungen und -Verfahren haben vorteilhafte strukturelle Eigenschaften, Ausbeute, Konzentration, Stabilität, Lebensfähigkeit, Integrität oder Funktion, z. bioenergetische oder biologische Funktion zur Verwendung in therapeutischen Anwendungen.

119 Aufschlussreiche diskriminative Netzwerkfunktionsmodule hinter der Trennung der Hauptkomponentenanalyse in differenzial-omischen Wissenschaftsstudien

Sara Ciucci, Yan Ge, Claudio Durán, Alessandra Palladini, Víctor Jiménez-Jiménez, Luisa M Martínez-Sánchez, Yuting Wang, Susanne Sales, Andrej Shevchenko, Steven W Poser, Maik Herbig, Oliver Otto, Andreas Androutsellis-Theotokis, Jochen Guck, Mathias J. Gerl, Carlo V Cannistraci

Die Omic-Wissenschaft wächst schnell und eine der am häufigsten eingesetzten Techniken zur Untersuchung unterschiedlicher Muster in Omic-Datensätzen ist die Hauptkomponentenanalyse (PCA). Es fehlt jedoch eine Methode, um das Netzwerk von omischen Merkmalen aufzuklären, die hauptsächlich zur Probentrennung beitragen, die durch PCA erhalten wird. Eine Alternative besteht darin, Korrelationsnetzwerke zwischen eindimensional ausgewählten signifikanten omischen Merkmalen aufzubauen, aber dies vernachlässigt die multivariate unüberwachte Merkmalskompression, die für die PCA-Stichprobentrennung verantwortlich ist. Biologen und Mediziner bevorzugen oft wirksame Methoden, die eine sofortige Interpretation bieten, komplizierten Algorithmen, die im Prinzip eine Verbesserung versprechen, aber in der Praxis schwer anzuwenden und zu interpretieren sind. Hier präsentieren wir PC-corr: einen einfachen Algorithmus, der jeder PCA-Segregation ein diskriminierendes Netzwerk von Merkmalen zuordnet. Ein solches Netzwerk kann auf der Suche nach funktionellen Modulen untersucht werden, die bei der Definition von kombinatorischen und Multiskalen-Biomarkern aus facettenreichen Omic-Daten in Systemen und in der Präzisionsbiomedizin nützlich sind. Wir bieten Nachweise der PC-corr-Wirksamkeit auf lipidomischen, metagenomischen, entwicklungsgenomischen, populationsgenetischen, krebsfördernden und krebsstammzellmechanischen Daten. Schließlich ist PC-corr ein allgemeiner funktionaler Netzwerk-Inferenzansatz, der leicht für die Big-Data-Exploration in der Informatik und die Analyse komplexer Systeme in der Physik angewendet werden kann.

120 Hautlipidomika

Tomasz Sadowski, Christian Klose, Mathias J. Gerl, Anna Wójcik-Maciejewicz, Ronny Herzog, Kai Simons, Adam Reich, Michal A. Surma

Die Lipidzusammensetzung der menschlichen Haut ist für ihre Funktion essentiell. Die gleichzeitige Quantifizierung eines breiten Spektrums von Stratum corneum und Talgdrüsenlipiden ist jedoch nicht trivial. Wir haben eine quantitative Hochdurchsatz-Shotgun-Massenspektrometrie-basierte Plattform für die Lipidanalyse von Hautproben entwickelt und validiert. Lipotype analysiert auch andere Arten von Hautproben, von Monolayern bis hin zu 3D-Modellen. Wie sich das gesunde Hautlipidom zusammensetzt, wie es sich bei Krankheiten oder bei Eingriffen mit einem Medikament oder Kosmetikprodukt verändert, lässt sich nun leicht untersuchen. Diese lipidomischen Daten können für die Unterstützung von kosmetischen Ansprüchen, die topische Arzneimittelentwicklung und personalisierte Kosmetik verwendet werden.

121 Groß angelegte Lipidomics der menschlichen Haut durch quantitative Hochdurchsatz-Shotgun-Massenspektrometrie

Tomasz Sadowski, Christian Klose, Mathias J. Gerl, Anna Wójcik-Maciejewicz, Ronny Herzog, Kai Simons, Adam Reich, Michal A. Surma

Die Lipidzusammensetzung der menschlichen Haut ist für ihre Funktion essentiell, jedoch ist die gleichzeitige Quantifizierung einer Vielzahl von Stratum corneum (SC) und Talgdrüsenlipiden nicht trivial. Wir haben eine quantitative Hochdurchsatz-Shotgun-Massenspektrometrie-basierte Plattform für die Lipidanalyse von mit Klebeband abgezogenen SC-Hautproben entwickelt und validiert. Es bietet eine Abdeckung von 16 Lipidklassen, eine vollständige Quantifizierung auf der Ebene einzelner Lipidmoleküle, eine hohe Reproduzierbarkeit und hohe Durchsatzfähigkeiten.Mit dieser Methode führten wir eine große lipidomische Untersuchung von 268 menschlichen SC-Proben durch, bei der wir die Beziehung zwischen der Probentiefe und der Lipidzusammensetzung, die Lipidomvariabilität in Proben von 14 verschiedenen Probenahmestellen auf den menschlichen Körper untersuchten und schließlich den Einfluss von Alter und Geschlecht auf die Lipidomvariabilität bei 104 gesunden Probanden. Wir fanden heraus, dass Talgdrüsenlipide einen reichlichen Bestandteil des SC-Lipidoms darstellen, da sie in die obersten SC-Schichten diffundieren und einen Gradienten bilden. Die lipidomische Variabilität in Bezug auf Probentiefe, Ort und Thema ist beträchtlich und hauptsächlich auf Talgdrüsenlipide zurückzuführen, während Stratum corneum-Lipide weniger variieren. Dies unterstreicht die Bedeutung des Stichprobendesigns und die Rolle von Talgdrüsenlipiden in Hautstudien.

122 Lipidomischer Ansatz zur Stratifizierung von Patienten mit akuter myeloischer Leukämie

Adam Stefanko, Christian Thiede, Gerhard Ehninger, Kai Simons, Michal Grzybek

Die Pathogenese und Progression vieler Tumoren, einschließlich hämatologischer Malignome, hängt stark von einer verstärkten Lipogenese ab. Die De-novo-Fettsäuresynthese ermöglicht eine beschleunigte Proliferation von Tumorzellen durch Bereitstellung von Membrankomponenten, aber diese können auch die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Lipiddoppelschichten verändern, was die Signalübertragung beeinflussen oder sogar die Arzneimittelresistenz in Krebszellen erhöhen kann. Krebsartenspezifische Lipidprofile würden es uns ermöglichen, tatsächliche Auswirkungen von Lipidveränderungen zu überwachen und zu interpretieren, potenzielle Fingerabdrücke einzelner Tumoren, die als diagnostische Marker untersucht werden sollen. Wir haben den Shotgun-MS-Ansatz verwendet, um Lipidmuster bei verschiedenen Arten von Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) zu identifizieren, die entweder keine Veränderung des Karyotyps zeigen oder zu den t(821)- oder inv16-Typen gehören. Unterschiede in den Lipidomen von t(821)- und inv(16)-Patienten im Vergleich zu AML-Patienten ohne Karyotyp-Änderung zeigten sich hauptsächlich als wesentliche Modulation der Ceramid/Sphingolipid-Synthese. Darüber hinaus beobachteten wir zwischen dem t(821) und allen anderen Patienten signifikante Veränderungen der physikalisch-chemischen Membraneigenschaften. Diese standen im Zusammenhang mit einer deutlichen Veränderung der Lipidsättigung. Die entdeckten Unterschiede in den Lipidprofilen verschiedener AML-Typen verbessern unser Verständnis der beteiligten pathobiochemischen Wege und können der Entwicklung diagnostischer Werkzeuge dienen.

123 Ein neuer Ansatz zur Analyse lysosomaler Dysfunktionen durch subzelluläre Proteomik und Lipidomik: der Fall des NPC1-Mangels

Arun K Tharkeshwar, Jesse Trekker, Wendy Vermeire, Jarne Pauwels, Ragna Sannerud, David A Priestman, Danielle te Vruchte, Katlijn Vints, Pieter Baatsen, Jean-Paul Decuypere, Huiqi Lu, Shaun Martin, Peter Vangheluwe, Johannes V , Francis Impens, Frances M Platt, Kris Gevaert, Wim Annaert

Superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel (SPIONs) wurden hauptsächlich als zelluläre Träger für Gene und therapeutische Produkte verwendet, während ihre Verwendung bei der Isolierung subzellulärer Organellen noch zu wenig genutzt wird. Wir haben SPIONs entwickelt, die auf verschiedene subzelluläre Kompartimente abzielen. Mit Dimercaptobernsteinsäure beschichtete SPIONs werden internalisiert und akkumulieren in späten Endosomen/Lysosomen, während Aminolipid-SPIONs an der Plasmamembran verbleiben. Diese Eigenschaften ermöglichten es uns, standardisierte magnetische Isolationsverfahren für diese Membrankompartimente mit einer Ausbeute und Reinheit zu etablieren, die ein proteomisches und lipidomisches Profiling ermöglicht. Wir validierten unseren Ansatz, indem wir die biomolekularen Zusammensetzungen von Lysosomen und Plasmamembranen verglichen, die aus Wildtyp- und Niemann-Pick-Krankheits-Typ-C1-(NPC1)-defizienten Zellen isoliert wurden. Während die Akkumulation von Cholesterin und Glycosphingolipiden als Hauptmerkmal des NPC1-Mangels angesehen wird, zeigte unsere Lipidomics-Analyse den Aufbau mehrerer Arten von Glycerophospholipiden und anderen Speicherlipiden in selektiv späten Endosomen/Lysosomen von NPC1-KO-Zellen. Während das Plasmamembran-Proteom weitgehend unveränderlich blieb, beobachteten wir ausgeprägte Veränderungen in mehreren Proteinen, die mit der Autophagie und dem lysosomalen Katabolismus in Verbindung stehen, was eine vesikuläre Transportobstruktion und einen defekten lysosomalen Umsatz infolge eines NPC1-Mangels widerspiegelt. Somit bietet die Verwendung von SPIONs einen großen Fortschritt beim Fingerprinting subzellulärer Kompartimente mit einem erhöhten Potenzial, krankheitsbedingte Veränderungen in ihrer biomolekularen Zusammensetzung zu identifizieren.

124 Cardiolipin fördert den Elektronentransport zwischen Ubichinon und Komplex I, um PINK1-Mangel zu beheben

Melissa Vos, Ann Geens, Claudia Böhm, Liesbeth Deaulmerie, Jef Swerts, Matteo Rossi, Katleen Craessaerts, Elvira P Leites, Philip Seibler, Aleksandar Rakovic, Thora Lohnau, Bart De Strooper, Sarah-Maria Fendt, Vanessa A Morais, Christine Klein, Patrik Verstreken

PINK1 ist bei der Parkinson-Krankheit (PD) mutiert, und Mutationen verursachen mitochondriale Defekte, die einen ineffizienten Elektronentransport zwischen Komplex I und Ubichinon beinhalten. Neurodegeneration ist auch mit Veränderungen der Lipidhomöostase verbunden, aber wie diese mit der PINK1-induzierten mitochondrialen Dysfunktion zusammenhängen, ist unbekannt. Basierend auf einem unvoreingenommenen genetischen Screening fanden wir, dass die partielle genetische und pharmakologische Hemmung der Fettsäuresynthase (FASN) die durch PINK1-Mangel induzierte Toxizität bei Fliegen, Mauszellen, von Patienten stammenden Fibroblasten und induzierten pluripotenten Stammzellen-abgeleiteten dopaminergen Neuronen unterdrückt. Eine niedrigere FASN-Aktivität in PINK1-Mutanten senkt den Palmitatspiegel und erhöht den Cardiolipin (CL), ein mitochondriales inneres Membran-spezifisches Lipid. Die direkte Supplementierung von CL zu isolierten Mitochondrien rettet nicht nur die PINK1-induzierten Komplex-I-Defekte, sondern rettet auch den ineffizienten Elektronentransfer zwischen Komplex I und Ubichinon in bestimmten Mutanten. Unsere Daten zeigen, dass die genetische oder pharmakologische Hemmung von FASN zur Erhöhung der CL-Spiegel die enzymatischen Defekte an Komplex I in einem PD-Modell umgeht.

125 Lipid-Sortier-Spezifität, die im K-Ras-Membrananker kodiert ist, reguliert die Signalausgabe

Yong Zhou, Priyanka Prakash, Hong Liang, Kwang-Jin Cho, Alemayehu A Gorfe, John F Hancock

K-Ras wird durch einen C-terminalen Membrananker, der einen Farnesyl-Cystein-Methyl-Ester und eine polybasische Domäne umfasst, an die Plasmamembran gerichtet. Wir verwendeten quantitative räumliche Bildgebung und atomistische Molekulardynamiksimulationen, um molekulare Details der K-Ras-Plasmamembranbindung zu untersuchen. Wir fanden, dass der K-Ras-Anker ausgewählte anionische Lipide der Plasmamembran mit definierten Kopfgruppen und Lipidseitenketten bindet. Die genaue Aminosäuresequenz und Prenylgruppe definieren einen kombinatorischen Code für die Lipidbindung, der innerhalb dieses Codes über die einfache Elektrostatik hinausgeht. Lysin- und Argininreste sind nicht äquivalent und die Prenylkettenlänge modifiziert die Lipidpräferenzen der entstehenden polybasischen Domäne. Der Code wird durch unterschiedliche dynamische Tertiärstrukturen des Ankers auf der Plasmamembran realisiert, die die Wechselwirkungen zwischen Aminosäureseitenkette und Lipid steuern. Eine wichtige Konsequenz dieser Spezifität ist die Fähigkeit solcher Anker, wenn sie aggregiert werden, Untergruppen von Phospholipiden in Nanocluster mit definierten Lipidzusammensetzungen zu sortieren, die die K-Ras-Signalausgabe bestimmen.

126 Hochauflösende Lipidomik gekoppelt mit schneller Fixierung zeigt neue Ischämie‐induzierte Signalgebung im Neurolipidom der Ratte

Marc-Olivier Trépanier, Michael Eiden, Delphine Morin‐Rivron, Richard P. Bazinet, Mojgan Masoodi

Das Gebiet der Lipidomika hat sich seit seiner Gründung vor 15 Jahren enorm weiterentwickelt. Fortschritte in der Massenspektrometrie haben die Identifizierung von Hunderten von intakten Lipiden und Lipidmediatoren ermöglicht. Aufgrund der durch Ischämie verursachten Freisetzung von Fettsäuren aus der Phospholipidmembran im Gehirn war die Identifizierung des Neurolipidoms jedoch eine Herausforderung. Es wurde gezeigt, dass die Mikrowellenfixierung die durch Ischämie induzierte Freisetzung mehrerer Lipidmediatoren reduziert. Daher zielte diese Studie darauf ab, eine Methode zu entwickeln, die hochauflösende Tandem‐Massenspektrometrie (MS/MS), hochenergetische kopffokussierte Mikrowellenfixierung und statistische Modellierung kombiniert, um die Messung intakter Lipide und Lipidmediatoren zu ermöglichen, um die Ischämie zu eliminieren ‐induzierte Freisetzung von Fettsäuren und Identifizierung des Neurolipidoms der Ratte. In dieser Studie demonstrierten wir die durch Ischämie induzierte Produktion bioaktiver Lipidmediatoren und die Verringerung der Variabilität durch Mikrowellenfixierung in Kombination mit Flüssigchromatographie (LC)–MS/MS. Wir haben auch zum ersten Mal gezeigt, dass die Mikrowellenfixierung die Veränderungen in intakten Lipidspezies nach einer Ischämie eliminiert. Während viele Phospholipid-Spezies durch Ischämie unverändert blieben, wiesen andere intakte Lipidklassen, wie Diacylglycerol, eine niedrigere Konzentration nach Mikrowellenfixierung im Vergleich zu Ischämie auf.

127 Sezieren der Torsin/Cofaktor-Funktion an der Kernhülle: eine genetische Studie

Ethan Laudermilch, Pei-Ling Tsai, Morven Graham, Elizabeth Turner, Chenguang Zhao, Christian Schlieker

Das menschliche Genom kodiert für vier Torsin-ATPasen, deren Funktionen kaum bekannt sind. In dieser Studie verwenden wir CRISPR/Cas9-Engineering, um alle vier Torsin-ATPasen einzeln und in Kombination zu löschen. Unter Verwendung von Nuclear Envelope (NE) Blebbing als phänotypisches Maß stellen wir eine direkte Korrelation zwischen der Anzahl inaktivierter Torsin-Allele und dem Auftreten von Omega-förmigen Hernien im Lumen des NE her. Eine ähnliche, wenn auch nicht identische Redundanz wird für LAP1 und LULL1 beobachtet, die als regulatorische Cofaktoren für eine Untergruppe von Torsin-ATPasen dienen. Unerwarteterweise führt die Deletion von Tor2A in einem TorA/B/3A-defizienten Hintergrund zu einer starken Zunahme der Blasenbildung, obwohl Tor2A nicht auf die LAP1/LULL1-Stimulation anspricht. Die Robustheit des beobachteten Phänotyps in Torsin-defizienten Zellen ermöglicht eine Strukturanalyse mittels Elektronenmikroskopie-Tomographie und eine Zusammensetzungsanalyse mittels Immungoldmarkierung. Ubiquitin und Nukleoporine wurden als charakteristisch lokalisierende Komponenten der Omega-förmigen Blasenstruktur identifiziert. Diese Ergebnisse legen eine funktionelle Verbindung zwischen dem Torsin/Cofaktor-System und der Biogenese oder Homöostase des NE/Kernporenkomplexes nahe und etablieren eine Torsin-defiziente Zelllinie als wertvolle experimentelle Plattform, um die Torsin-Funktion zu entschlüsseln.

128 Identifizierung gemeinsamer und einzigartiger Serumlipidprofile bei Diabetes mellitus und Myokardinfarkt

Sanela Kjellqvist, Christian Klose, Michal A Surma, Geroge Hindy, Ines G Mollet, Anna Johansson, Patrick Chavaux, Johan Gottfries, Kai Simons, Olle Melander, Céline Fernandez

Diabetes mellitus ( DM ) und Herz-Kreislauf-Erkrankungen werden mit Dyslipidämie in Verbindung gebracht, aber das detaillierte molekulare Muster der Lipide bei beiden Erkrankungen bleibt unbekannt.

Wir verwendeten Shotgun-Massenspektrometrie, um die Serumspiegel von 255 molekularen Lipiden bei 316 Kontrollen, 171 DM und 99 Myokardinfarkt (MI)-Ereignissen aus einer Kohorte zu bestimmen, die aus der Malmö-Diät- und Krebsstudie abgeleitet wurde. Orthogonale Projektionen auf latente Strukturanalysen wurden zwischen den Lipiden und klinischen Parametern durchgeführt, die DM oder MI beschreiben. Die Fettsäuredesaturasen (FADS) und die Verlängerung der Aktivitäten des sehr langkettigen Fettsäureproteins 5 (ELOVL 5) wurden durch Berechnung des Produkt-zu-Vorläufer-Verhältnisses von mehrfach ungesättigten Fettsäuren in komplexen Lipiden abgeschätzt. FADS Genotypen, die diese Desaturasen kodieren, wurden dann auf Assoziation mit Lipidspiegeln und -verhältnissen getestet. Unterschiede in den Lipidspiegeln, die zu den Klassen Phosphatidylcholin und Triacylglycerid (TAG) gehören, trugen am meisten dazu bei, DM von Kontrollen zu unterscheiden. TAGs spielten auch eine dominierende Rolle bei der Unterscheidung von MI von Kontrollen. Der Gehalt an C18:2-Fettsäuren in komplexen Lipiden war sowohl bei DM als auch bei MI niedriger als bei den Kontrollen (DM, P=0,004 MI , P=6.0E‐06) zumindest aufgrund einer Beschleunigung des metabolischen Flusses von C18:2 auf C20:4 (z. B. erhöhtes geschätztes ELOVL 5: DM , P=0,02 MI , P=0.04, und kombinierte Elongase‐Desaturase‐Aktivitäten: DM , P=3,0E‐06 MI , P=2,0E-06). Kleine Allelträger von FADS Genotypen mit erhöhten C18:2 (P≤0,007) und niedrigere Desaturase-Aktivität (P≤0.002).

Wir zeigen eine mögliche Beziehung zwischen verringerten C18:2-Spiegeln in komplexen Lipiden und DM oder MI. Damit unterstreichen wir die Bedeutung molekularer Lipide in der Pathogenese beider Erkrankungen.

129-Domänen-Stabilität in biomimetischen Membranen, angetrieben durch mehrfache Lipid-Unsättigung

Xubo Lin, Joseph H. Lorent, Allison D. Skinkle, Kandice R. Levental, M. Neal Waxham, Alemayehu A. Gorfe, Ilya Levental

Biologische Membranen enthalten eine Vielzahl von Lipidspezies, deren individuelle physikalisch-chemische Eigenschaften und kollektive Wechselwirkungen letztendlich die Membranorganisation bestimmen. Ein Schlüsselaspekt der Organisation von Zellmembranen ist ihre seitliche Unterteilung in Domänen unterschiedlicher Struktur und Zusammensetzung. Die am häufigsten untersuchten Membrandomänen sind Lipid-Rafts, die die biologische Manifestation von flüssigkeitsgeordneten Phasen sind, die sich in sterolhaltigen Membranen bilden. Detaillierte Studien biomimetischer Membranmischungen haben weitreichende Einblicke in die physikalischen Prinzipien hinter Lipid Rafts geliefert, jedoch erfassen diese vereinfachten Modelle die Vielfalt und Komplexität des Säugetierlipidoms nicht vollständig, insbesondere in Bezug auf den Ausschluss mehrfach ungesättigter Lipide. Hier bewerten wir die Rolle der Lipidacylketten-Unsättigung als treibende Kraft für die Phasentrennung mit grobkörnigen Molekulardynamik (CGMD)-Simulationen, die durch Modellmembranexperimente validiert wurden. Die klaren Trends in unseren Beobachtungen und die guten qualitativen Übereinstimmungen zwischen Simulationen und Experimenten unterstützen die Schlussfolgerung, dass hochungesättigte Lipide die Stabilität von Flüssig-Flüssig-Domänen fördern, indem sie die Unterschiede im Cholesteringehalt und der Lipidkettenordnung zwischen den koexistierenden Domänen verstärken. Diese Beobachtungen zeigen die wichtige Rolle nichtkanonischer biologischer Lipide für die physikalischen Eigenschaften von Membranen und zeigen, dass die Lipid-Mehrfachungesättigtheit eine treibende Kraft für die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung ist.

130 Das Antitumor-Medikament 2-Hydroxyoleinsäure (Minerval) stimuliert die Signalübertragung und den retrograden Transport

Maria L Torgersen, Tove I Klokk, Simona Kavaliauskiene, Christian Klose, Kai Simons, Tore Skotland, Kirsten Sandvig

2-Hydroxyolsäure (OHOA, Minerval ® ) ist ein Beispiel für eine Substanz zur Membranlipidtherapie, bei der die Zellmembranen und nicht spezifische Proteine ​​das therapeutische Ziel darstellen. Es wird angenommen, dass OHOA seine Anti-Tumor-Wirkung durch Beeinflussung der biophysikalischen Eigenschaften von Membranen vermittelt, was zu einer veränderten Rekrutierung und Aktivierung von amphitropen Proteinen, veränderten zellulären Signalen und schließlich zum Zelltod führt. Über die anfänglichen Signalereignisse nach der Behandlung mit OHOA ist wenig bekannt und ob die veränderten Membraneigenschaften einen Einfluss auf das dynamische intrazelluläre Transportsystem haben würden. In der vorliegenden Studie zeigen wir, dass die Behandlung mit OHOA zu einer schnellen Freisetzung von intrazellulärem Kalzium und zur Aktivierung mehrerer Signalwege in HeLa-Zellen, einschließlich des PI3K-AKT1-MTOR-Signalwegs und mehrerer MAP-Kinasen, in einem vom EGFR unabhängigen Prozess führte. Durch Lipidomics haben wir bestätigt, dass OHOA in mehrere Lipidklassen eingebaut wurde. Gleichzeitig erhöhte OHOA den retrograden Transport des Pflanzentoxins Ricin von den Endosomen zum Golgi und weiter zum endoplasmatischen Retikulum. Der OHOA-stimulierte Ricintransport schien mehrere amphitrope Proteine ​​zu erfordern, darunter Src, Phospholipase C, Proteinkinase C und auch Ca 2+ /Calmodulin. Interessanterweise induzierte OHOA eine leichte Zunahme der endosomalen Lokalisation der Retromerkomponente VPS35. Somit zeigen unsere Daten, dass die Zugabe eines Lipids, von dem bekannt ist, dass es die Membraneigenschaften verändert, nicht nur die Signalübertragung, sondern auch den intrazellulären Transport beeinflusst.

131 Umbau der postsynaptischen Plasmamembran während der neuralen Entwicklung

Karolina Tulodziecka, Barbara B. Diaz-Rohrer, Madeline M. Farley, Robin B. Chan, Gilbert Di Paolo, Kandice R. Levental, M. Neal Waxham, Ilya Levental

Neuronale Synapsen sind die grundlegenden Einheiten der neuronalen Signaltransduktion und müssen eine hervorragende Signaltreue aufrechterhalten und gleichzeitig die Plastizität berücksichtigen, die dem Lernen und der Entwicklung zugrunde liegt. Um diese Ziele zu erreichen, müssen die molekulare Zusammensetzung und die räumliche Organisation der synaptischen Enden streng reguliert werden, jedoch ist wenig über die Regulierung der Lipidzusammensetzung und -organisation in synaptischen Membranen bekannt. Hier quantifizieren wir das umfassende Lipidom der synaptischen Membranen der Ratte während der postnatalen Entwicklung und beobachten während der ersten 60 postnatalen Tage einen dramatischen entwicklungsbedingten Lipidom-Remodeling, einschließlich einer fortschreitenden Akkumulation von Cholesterin, Plasmalogenen und Sphingolipiden. Eine weitere Analyse von Membranen, die mit isolierten postsynaptischen Dichten (PSDs) assoziiert sind, legt die PSD-assoziierte postsynaptische Plasmamembran (PSD-PM) als einen spezifischen Ort der synaptischen Remodellierung nahe. Wir analysieren die biophysikalischen Konsequenzen des entwicklungsbedingten Umbaus in rekonstituierten synaptischen Membranen und beobachten bemerkenswert stabile Mikrodomänen, wobei die Stabilität der Domänen mit dem Entwicklungsalter zunimmt. Wir erklären die entwicklungsbedingte Akkumulation von Mikrodomänen-bildenden Lipiden in Synapsen, indem wir einen Mechanismus vorschlagen, durch den die Palmitoylierung des immobilisierten Gerüstproteins PSD-95 Domänen an der postsynaptischen Plasmamembran nukleiert. Diese Ergebnisse zeigen entwicklungsbedingte Veränderungen der Lipidzusammensetzung und Palmitoylierung, die die Bildung von postsynaptischen Membranmikrodomänen erleichtern, die eine Schlüsselrolle bei der Funktion der neuronalen Synapse spielen können.

132 Mangel an FTSH4-Protease beeinflusst Proteinkarbonylierung, mitochondriale Morphologie und Phospholipidgehalt in Mitochondrien von Arabidopsis: Neue Einblicke in ein komplexes Zusammenspiel

Elwira Smakowska, Renata Skibior-Blaszczyk, Malgorzata Czarna, Marta Kolodziejczak, Malgorzata Kwasniak-Owczarek, Katarzyna Parys, Christiane Funk, Hanna Janska

FTSH4 ist eine der in die innere Membran eingebetteten ATP-abhängigen Metalloproteasen in Mitochondrien von Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Bei Mutanten mit eingeschränkter FTSH4-Expression akkumulierten carbonylierte Proteine ​​und die Blattmorphologie wurde verändert, wenn sie unter einer Kurztag-Photoperiode bei 22 °C und einer Langtag-Photoperiode bei 30 °C kultiviert wurden. Um einen besseren Einblick in die Funktion von FTSH4 zu geben, verglichen wir die mitochondrialen Proteome und Oxyproteome von zwei ftsh4 Mutanten und Wildtyp-Pflanzen, die unter Bedingungen gezüchtet wurden, die die phänotypischen Veränderungen induzieren. Es wurde beobachtet, dass zahlreiche Proteine ​​aus verschiedenen subchochondrialen Kompartimenten im ftsh4 Mutanten, was auf einen weit verbreiteten oxidativen Stress hindeutet. Einer der Gründe für die Akkumulation von carbonylierten Proteinen in ftsh4 war die begrenzte ATP-abhängige proteolytische Kapazität von ftsh4 Mitochondrien, die durch unzureichende ATP-Menge entstehen, wahrscheinlich als Folge einer gestörten oxidativen Phosphorylierung (OXPHOS), insbesondere Komplex V. In ftsh4, beobachteten wir weiterhin riesige, kugelförmige Mitochondrien, die neben normalen koexistierten. Beide Effekte, die erhöhte Anzahl abnormaler Mitochondrien und die verringerte Stabilität/Aktivität der OXPHOS-Komplexe, wurden wahrscheinlich durch die geringere Menge des mitochondrialen Membranphospholipids Cardiolipin verursacht. Wir postulieren, dass der reduzierte Cardiolipin-Gehalt in ftsh4 Mitochondrien führt zu Störungen innerhalb der OXPHOS-Komplexe, wodurch reaktivere Sauerstoffspezies und weniger ATP erzeugt werden, und zur Deregulierung der mitochondrialen Dynamik, was zur Anhäufung von oxidativen Schäden führt.

133 Torsine sind wesentliche Regulatoren des zellulären Lipidstoffwechsels

Micheline Grillet, Beatriz Dominguez Gonzalez, Adria Sicart, Maria Pöttler, Ana Cascalho, Karolien Billion, Sergio Hernandez Diaz, Jef Swerts, Teresa V. Naismith, Natalia V. Gounko, Patrik Verstreken, Phyllis I. Hanson, Rose E Goodchild

Torsine sind entwicklungsrelevante AAA+-Proteine, und die Mutation von menschlichem TorsinA verursacht die neurologische Erkrankung DYT1-Dystonie. Sie lokalisieren in den ER-Membranen, ihre zelluläre Funktion bleibt jedoch unklar. Wir zeigen nun, dass dTorsin im Fettgewebe von Drosophila benötigt wird, wo es den Triglyceridspiegel unterdrückt, das Zellwachstum fördert und den Membranlipidgehalt erhöht. Wir sehen auch, dass humanes TorsinA an der inneren Kernmembran mit einer Membranexpansion und einem erhöhten zellulären Lipidgehalt verbunden ist. Darüber hinaus ist das wichtigste lipidmetabolisierende Enzym, Lipin, in dTorsin-KO-Zellen falsch lokalisiert, und dTorsin erhöht die Spiegel des Lipinsubstrats Phosphatidat und reduziert das Produkt Diacylglycerin. Schließlich rettet die genetische Unterdrückung von dLipin dTorsin-KO-Defekte, einschließlich Fettzellgröße, Tierwachstum und Überleben. Diese Ergebnisse zeigen, dass Torsine wesentliche Regulatoren des zellulären Lipidstoffwechsels sind und eine gestörte Lipidbiologie bei der DYT1-Dystonie im Kindesalter implizieren.

134 Mehrfach ungesättigte Lipide regulieren die Stabilität der Membrandomäne durch Einstellen der Membranordnung

Kandice R. Levental, Joseph H. Lorent, Xubo Lin, Allison D. Skinkle, Michal A. Surma, Emily A. Stockenbojer, Alemayehu A. Gorfe, Ilya Levental

Die Plasmamembran (PM) dient als funktionelle Schnittstelle zwischen einer Zelle und ihrer Umgebung und beherbergt neben einer Vielzahl anderer Prozesse die extrazelluläre Signalübertragung und den Nährstofftransport. Um diese umfangreiche Funktionalität zu unterstützen, werden PMs in laterale Domänen organisiert, einschließlich geordneter, lipidgetriebener Anordnungen, die als Lipid-Rafts bezeichnet werden. Obwohl die allgemeinen Voraussetzungen für die Bildung geordneter Domänen gut bekannt sind, wurde die Regulierung dieser Domänen durch zell-endogene Mechanismen oder exogene Störungen noch nicht umfassend untersucht. In diesem Zusammenhang besteht eine interessante Möglichkeit darin, dass Nahrungsfette in Membranlipide eingebaut werden können, um die Eigenschaften und die Physiologie von Raft-Domänen zu regulieren. Hier untersuchen wir die Auswirkungen von mehrfach ungesättigten Fetten auf die Organisation von Membrandomänen in einem Spektrum von Membranmodellen, einschließlich Computersimulationen, synthetischer Lipidmembranen und intakter PMs, die aus Säugerzellen isoliert wurden. Wir beobachten, dass die mehrfach ungesättigte ω-3-Fettsäure Docosahexaensäure robust in Membranlipide eingebaut wird, und dieser Einbau führt zu einem signifikanten Umbau des PM-Lipidoms. In allen Modellsystemen erhöhen Docosahexaensäure enthaltende Lipide die Stabilität von geordneten Raft-Domänen, indem sie den Ordnungsunterschied zwischen ihnen und koexistierenden Nicht-Raft-Domänen erhöhen. Die Beziehung zwischen der Disparität der Interdomänen-Ordnung und der Stabilität der Phasentrennung gilt für ein Spektrum verschiedener Störungen, einschließlich der Manipulation von Cholesterinspiegeln und hohen Konzentrationen exogener Amphiphile, was darauf hindeutet, dass sie ein allgemeines Merkmal der Organisation biologischer Membranen ist. Diese Ergebnisse zeigen, dass mehrfach ungesättigte Fette die Zusammensetzung und Organisation biologischer Membranen beeinflussen, was auf einen möglichen Mechanismus für die weitreichenden Auswirkungen von Nahrungsfetten auf Gesundheit und Krankheit hindeutet.

135 Kontrolle der Lipidhomöostase der Plasmamembran durch die erweiterten Synaptotagmine

Yasunori Saheki, Xin Bian, Curtis M. Schauder, Yujin Sawaki, Michal A. Surma, Christian Klose, Frederic Pincet, Karin M. Reinisch, Pietro De Camilli

Akute metabolische Veränderungen der Plasmamembran (PM)-Lipide, wie sie Signalreaktionen vermitteln, werden schnell durch homöostatische Reaktionen kompensiert, deren molekulare Grundlage noch wenig verstanden ist. Hier zeigen wir, dass die erweiterten Synaptotagmins (E-Syts), Proteine ​​des endoplasmatischen Retikulums (ER), die als PtdIns(4,5)P . fungieren,2– und Ca 2+ -regulierte Bindungen an die PM, nehmen an diesen Reaktionen teil. E-Syts übertragen Glycerolipide zwischen Doppelschichten in vitro, und dieser Transfer erfordert Ca 2+ und ihre lipidhaltige SMP-Domäne. Genom-editierte Zellen, denen E-Syts fehlt, zeigen im Ruhezustand keine Anomalien der Hauptglycerolipide, zeigen jedoch eine verstärkte und anhaltende Akkumulation von PM-Diacylglycerol nach PtdIns(4,5)P2 Hydrolyse durch PLC-Aktivierung, die durch Expression von E-Syt1 gerettet werden kann, aber nicht durch mutiertes E-Syt1, dem die SMP-Domäne fehlt. Die Bildung von E-Syt-abhängigen ER-PM-Anhängern als Reaktion auf Stimuli, die PtdIns(4,5)P . spalten2 und die Erhöhung von Ca 2+ kann dazu beitragen, die Ansammlung von Diacylglycerol im PM umzukehren, indem es zum metabolischen Recycling in die ER übertragen wird.

136 Glycosylphosphatidylinositol-verankerte Proteine: Membranorganisation und -transport

Chiara Zurzolo, Kai Simons

Glycosylphosphatidylinositol (GPI)-verankerte Proteine ​​(GPI-APs) sind eine Klasse von Membranproteinen, die ein lösliches Protein enthalten, das durch einen konservierten Glycolipid-Anker an das äußere Segel der Plasmamembran gebunden ist. In polarisierten Epithelzellen werden GPI-APs überwiegend zur apikalen Oberfläche im trans-Golgi-Netzwerk (TGN) sortiert, indem sie sich in Sphingolipid- und Cholesterin-abhängigen Mikrodomänen (oder Rafts) ansammeln, die als apikale Sortierplattformen vorgeschlagen wurden. Neuere Daten zeigen, dass die Mechanismen der GPI-AP-Sortierung, die im Golgi auftreten, sowohl den Membrantransport von GPI-APs als auch ihre spezifische Aktivität an der apikalen Oberfläche von vollständig polarisierten Epithelzellen kontrollieren. Hier diskutieren wir die neuesten Erkenntnisse und die Faktoren, die die apikale Sortierung von GPI-APs am Golgi in polarisierten Epithelzellen regulieren. Wir unterstreichen auch die Unterschiede in der Plasmamembranorganisation von GPI-APs zwischen polarisierten und nicht polarisierten Zellen, was die Existenz verschiedener Mechanismen unterstützt, die die GPI-AP-Organisation in verschiedenen Zelltypen kontrollieren.

137 Zellmembranen: Eine subjektive Perspektive

Zellmembranen haben eine enorme Komplexität von Lipiden und Proteinen entwickelt, die darauf ausgerichtet sind, die Funktionen zu erfüllen, die Zellen benötigen. Die Lipide sind lange im Hintergrund geblieben und gewinnen nun wieder ihre Rolle als wichtige Bausteine ​​der Zellen. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Matrix unserer Zellmembranen zu bilden, wo sie eine Vielzahl lebenswichtiger Funktionen unterstützen. Diese zweidimensionale Flüssigkeitsmatrix hat unerwartete Materialeigenschaften entwickelt, die sowohl Lipid-Lipid- als auch Lipid-Protein-Wechselwirkungen beinhalten. Diese Perspektive ist eine kurze Zusammenfassung der Herausforderungen, denen sich dieses Gebiet gegenübersieht, und diskutiert mögliche Wege und Mittel, um die Eigenschaften dieser unglaublichen Flüssigkeit in den Griff zu bekommen.

138 Hemmung der sauren Sphingomyelinase verringert zelluläres Phosphatidylserin und lokalisiert K-Ras von der Plasmamembran

Kwang-Jin Cho, Dharini van der Hoeven, Yong Zhou, Masahi Maekawa, Xiaoping Ma, Wei Chen, Gregory D. Fairn, John F. Hancock

K-Ras muss sich für die biologische Aktivität an der Plasmamembran lokalisieren, wodurch die Plasmamembraninteraktion verhindert wird und die K-Ras-Signalausgabe blockiert. Hier zeigen wir, dass die Hemmung der sauren Sphingomyelinase (ASM) sowohl die K-Ras-Isoformen K-Ras4A als auch K-Ras4B von der Plasmamembran zur Endomembran fehllokalisiert und deren Nanoclustering hemmt. Wir fanden heraus, dass Fendilin, ein potenter ASM-Hemmer, den Phosphatidylserin (PtdSer)- und Cholesteringehalt der inneren Plasmamembran reduziert. Diese Lipidveränderungen sind ursächlich, da die Supplementierung von Fendilin-behandelten Zellen mit exogenem PtdSer die K-Ras4A- und K-Ras4B-Plasmamembranbindung, Nanoclustering und Signalausgabe schnell wiederherstellt. Umgekehrt stellt die Supplementierung mit exogenem Cholesterin das K-Ras4A-Nanoclustering wieder her, nicht jedoch das K-Ras4B-Nanoclustering. Diese Experimente zeigen verschiedene funktionelle Pools von PtdSer auf der Plasmamembran. Die Hemmung von ASM erhöht das zelluläre Sphingomyelin und senkt die zellulären Ceramidspiegel. Dementsprechend relokalisiert die Abgabe von rekombinantem ASM oder exogenem Ceramid an Fendilin-behandelte Zellen K-Ras4B und PtdSer schnell an die Plasmamembran. Die K-Ras4B-Fehllokalisation wird auch in ASM-defizienten Neimann-Pick-Fibroblasten vom Typ A und B rekapituliert. Diese Studie identifiziert den Sphingomyelin-Metabolismus als indirekten Regulator der K-Ras4A- und K-Ras4B-Signalgebung durch die Kontrolle des PtdSer-Plasmamembrangehalts. Es zeigt auch die kritische und selektive Bedeutung von PtdSer für die Bindung von K-Ras4A- und K-Ras4B-Plasmamembranen und die räumliche Organisation im Nanobereich.

139 Eine automatisierte Shotgun-Lipidomics-Plattform für eine umfassende und quantitative Analyse von intakten Lipiden im Blutplasma mit hohem Durchsatz

Michal A Surma, Ronny Herzog, Andrej Vasilj, Christian Klose, Nicolas Christinat, Delphine Morin‐Rivron, Kai Simons, Mojgan Masoodi, Júlio L Sampaio

Blutplasma hat aufgrund seiner Verfügbarkeit, der unkomplizierten Gewinnung und Aufbereitung sowie des informativen Auslesens des physiologischen Status in Lipidomik-Studien an Bedeutung gewonnen. Gleichzeitig ist es aufgrund seiner komplexen Lipidzusammensetzung, die von vielen Faktoren beeinflusst wird, die den Durchsatz und/oder die Lipidomics-Abdeckung beeinträchtigen können, auch technisch schwierig zu analysieren. Um diese Probleme anzugehen, haben wir eine umfassende, quantitative Massenspektrometrie‐basierte Shotgun‐Lipidomikplattform für Blutplasmalipidanalysen entwickelt. Die Hauptmerkmale dieser Technologie sind (i) sie ist umfassend und deckt 22 quantifizierbare verschiedene Lipidklassen ab, die mehr als 200 Lipidspezies umfassen (ii) sie ist für einen hohen Durchsatz zugänglich, mit einer Aufnahmezeit von weniger als 5 Minuten, die die vollständige Analyse von 200 . ermöglicht Plasmaproben pro Tag (iii) er erreicht eine absolute Quantifizierung, durch Einbeziehung interner Standards für jede gemessene Lipidklasse (iv) er ist hoch reproduzierbar und erreicht einen durchschnittlichen Variationskoeffizienten von <10% (intra-day), ca. 10% (zwischentags) und ca. 15% (inter-site) für die meisten Lipidspezies (v) ist leicht übertragbar und ermöglicht den direkten Vergleich von Daten, die an verschiedenen Standorten gewonnen wurden. Darüber hinaus haben wir den Einfluss der Blutstabilisierung mit verschiedenen Antikoagulanzien und Einfrier‐Tau‐Zyklen gründlich untersucht, um durch die Probenvorbereitung erzeugte Artefakte auszuschließen.

140 Lipidanalyse von Mikroorganismen zur Herstellung von Zutaten für die Lebensmittel-, Getränke- und Consumer-Health-Branche

Evolva verfügt über eine proprietäre, auf Fermentation basierende Plattform, die radikal unterschiedliche Ansätze zur Herstellung von Zutaten für die Lebensmittel-, Getränke- und Verbrauchergesundheitssektoren ermöglicht. Als Pionier und weltweit führender Anbieter nachhaltiger, fermentationsbasierter Inhaltsstoffe interessierte sich Evolva für die quantitative Analyse der Lipidzusammensetzung von Hefezellen und detaillierte Informationen zur strukturellen und quantitativen Lipidzusammensetzung von Hefezellen. Die Informationen über die Lipidzusammensetzung erleichterten die Stammoptimierung und die Anpassung der Kulturbedingungen, um eine maximale Produktionseffizienz für die fragliche Verbindung sicherzustellen.

141 Systematisches Screening auf neue Lipide durch Shotgun Lipidomics

Cyrus Papan, Sider Penkov, Ronny Herzog, Christoph Thiele, Teymuras Kurzchalia, Andrej Shevchenko

Eine allgemein akzeptierte LIPID MAPS-Klassifikation erkennt acht Hauptlipidkategorien und über 550 Klassen, während neue Lipidklassen noch durch gezielte biochemische Ansätze entdeckt werden. Trotz ihrer Vielfalt in der Zusammensetzung werden komplexe Lipide wie Glycerolipide, Glycerophospholipide, Saccharolipide usw. aus einzigartigen Struktureinheiten aufgebaut, zB Glycerin, Fettsäuren, Cholin, Phosphat und Trehalose, die durch Amid, Ether, Ester oder Glycosidsäure verbunden sind Fesseln. Diese modulare Organisation spiegelt sich auch in ihren MS/MS-Fragmentierungswegen wider, so dass gemeinsame Bausteine ​​in verschiedenen Lipidklassen dazu neigen, gemeinsame Fragmente zu erzeugen. Wir nutzen diese stereotype Fragmentierung, um systematisch nach neuen Lipiden zu suchen, die eine entfernte strukturelle Ähnlichkeit mit bekannten Lipidklassen aufweisen, und haben einen Entdeckungsansatz entwickelt, der auf der computergestützten Abfrage von Schrotflinten-Massenspektren durch die LipidXplorer-Software basiert. Wir haben dieses Konzept zum Screening von Lipidextrakten von C. elegans-Larven in den Stadien Dauer und L3 angewendet, die alternative Entwicklungsprogramme darstellen, die als Reaktion auf Umweltherausforderungen durchgeführt werden. Die Suche, die mehr als 1,5 Millionen mutmaßliche chemische Zusammensetzungen umfasste, identifizierte eine neue Klasse von Lyso-Maradolipiden, die spezifisch an Dauerlarven angereichert sind.

142 LipidXplorer: Software für die quantitative Schrotflinten-Lipidomik, die mit mehreren Massenspektrometrie-Plattformen kompatibel ist

Ronny Herzog, Dominik Schwudke, Andrej Shevchenko

LipidXplorer ist ein Open-Source-Software-Kit, das die Identifizierung und Quantifizierung von molekularen Spezies jeder Lipidklasse unterstützt, die durch Schrotflinten-Experimente auf jeder Massenspektrometrie-Plattform nachgewiesen wurden. LipidXplorer verlässt sich nicht auf eine Datenbank mit Referenzspektren: Stattdessen werden Lipididentifizierungsroutinen in der deklarativen molekularen Fragmentierungsabfragesprache (MFQL) benutzerdefiniert. Die Software unterstützt die Stapelverarbeitung mehrerer Shotgun-Akquisitionen durch hochauflösende Massenkartierung, Precursor- und Neutral-Loss-Scanning und datenabhängige MS/MS, die sich für eine Vielzahl von Lipidomics-Anwendungen in der Zellbiologie und Molekularmedizin eignet.

143 Organellare Lipidomik: Hintergründe und Perspektiven

Christian Klose, Michal A Surma, Kai Simons

Die Grundbausteine ​​eukaryontischer Zellen sind membrangebundene Organellen und viele essentielle zelluläre Prozesse finden in und auf Membranen statt. Es wird immer deutlicher, dass diese Prozesse von den biophysikalischen Eigenschaften der Organellenmembranen beeinflusst werden, die wiederum von ihrer Lipidzusammensetzung beeinflusst werden. Selbst geringfügige Veränderungen der Lipidzusammensetzung können einen enormen Einfluss auf die Membraneigenschaften und die darin ablaufenden Prozesse haben. Um den Beitrag der Membranlipidzusammensetzung zur Funktionalität membrangebundener zellulärer Prozesse zu verstehen, sind daher umfassende strukturelle und quantitative Informationen über das organelläre Lipidom unerlässlich. Hier argumentieren wir, dass nur auf Massenspektrometrie basierende organellare Lipidomika diese Informationen heute liefern können.

144 Flexibilität eines eukaryotischen Lipidoms – Erkenntnisse aus der Hefelipidomik

Christian Klose, Michal A. Surma, Mathias J. Gerl, Felix Meyenhofer, Andrej Shevchenko, Kai Simons

Die auf Massenspektrometrie basierende Shotgun-Lipidomik hat die quantitative und umfassende Bewertung zellulärer Lipidzusammensetzungen ermöglicht. Die Hefe Saccharomyces cerevisiae hat sich als besonders wertvolles experimentelles System zur Untersuchung lipidbezogener zellulärer Prozesse erwiesen. Hier haben wir mit unserer Shotgun-Lipidomics-Plattform den Einfluss einer Vielzahl häufig verwendeter Wachstumsbedingungen auf das Hefelipidom untersucht, darunter Glycerophospholipide, Triglyceride, Ergosterol sowie komplexe Sphingolipide. Dieser umfangreiche Datensatz ermöglichte eine quantitative Beschreibung der intrinsischen Flexibilität eines eukaryontischen Lipidoms und lieferte dadurch neue Einblicke in die Anpassungen der Lipidbiosynthesewege. Darüber hinaus haben wir eine Basislinie für zukünftige Lipidom-Experimente in Hefe geschaffen. Schließlich wird die Flexibilität lipidomischer Merkmale als neuer Parameter zur Beschreibung des physiologischen Zustands eines Organismus vorgeschlagen.

145 LipidXplorer: eine Software für die einvernehmliche plattformübergreifende Lipidomik

Ronny Herzog, Kai Schuhmann, Dominik Schwudke, Júlio L. Sampaio, Stefan R. Bornstein, Michael Schroeder, Andrej Shevchenko

LipidXplorer ist die Open-Source-Software, die die quantitative Charakterisierung komplexer Lipidome durch die Interpretation großer Datensätze von Schrotflinten-Massenspektren unterstützt. LipidXplorer verarbeitet Spektren, die auf Tandem-Massenspektrometern aller Art aufgenommen wurden, identifiziert und quantifiziert molekulare Spezies jeder ionisierbaren Lipidklasse, indem er jeden bekannten oder angenommenen molekularen Fragmentierungsweg unabhängig von jeder Quelle von Referenzmassenspektren berücksichtigt. Es unterstützt auch jede Shotgun-Profiling-Routine, vom Top-Down-Screening mit hohem Durchsatz für die molekulare Diagnostik und die Entdeckung von Biomarkern bis hin zur gezielten absoluten Quantifizierung von Lipidspezies mit geringem Vorkommen.

146 Zellmembranen: die Lipidperspektive

Obwohl Zellmembranen mit Proteinen gefüllt sind, die sich mit Lipiden vermischen, ist bemerkenswert wenig darüber bekannt, wie Proteine ​​mit Lipiden interagieren, um ihre Funktion auszuführen. Neuartige Analysewerkzeuge enthüllen die erstaunliche Vielfalt von Lipiden in Membranen. Es geht nun darum, die zellulären Funktionen dieser Komplexität zu verstehen. In dieser Perspektive konzentrieren wir uns auf die Grenzfläche von integralen Transmembranproteinen und Membranlipiden in eukaryontischen Zellen. Die Klärung, wie Proteine ​​und Lipide miteinander interagieren, wird wichtig sein, um die Struktur und Funktion von Membranproteinen aufzuklären. Der Fortschritt in Richtung dieses Ziels wird durch eine zunehmende Überlappung zwischen verschiedenen Feldern gefördert, die bisher ohne viel Übersprechen betrieben wurden.

147 Ein neuartiges Informatikkonzept für die High-Throughput Shotgun Lipidomics basierend auf der molekularen Fragmentierungs-Abfragesprache

Ronny Herzog, Dominik Schwudke, Kai Schuhmann, Júlio L. Sampaio, Stefan R. Bornstein, Michael Schroeder, Andrej Shevchenko

Das Schrotflinten-Lipidom-Profiling basiert auf der direkten massenspektrometrischen Analyse von Gesamtlipidextrakten aus Zellen, Geweben oder Organismen und ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Aufklärung der molekularen Zusammensetzung von Lipidomen. Wir präsentieren ein neuartiges Informatikkonzept der molekularen Fragmentierungs-Abfragesprache, die im LipidXplorer Open-Source-Software-Kit implementiert ist und die genaue Quantifizierung einzelner Spezies jeder ionisierbaren Lipidklasse in Schrotflintenspektren unterstützt, die auf jeder Massenspektrometrie-Plattform aufgenommen wurden.

148 Revitalisierende Membranflöße: neue Werkzeuge und Erkenntnisse

Kai Simons, Mathias J. Gerl

Vor zehn Jahren haben wir in der Einführungsausgabe von Nature Reviews Molecular Cell Biology einen Review zu Lipid Rafts und Signaling verfasst. Zu dieser Zeit litt dieses Gebiet unter einer mehrdeutigen Methodik und einer ungenauen Nomenklatur. Jetzt vertiefen neue Techniken unseren Einblick in die Dynamik der Membranorganisation. Hier diskutieren wir, wie das Feld gereift ist und präsentieren ein sich entwickelndes Modell, bei dem Membranen von fluktuierenden nanoskaligen Ansammlungen von Sphingolipiden, Cholesterin und Proteinen besetzt sind, die zu Plattformen stabilisiert werden können, die für die Signalübertragung, Virusinfektion und den Membrantransport wichtig sind.

149 Lipidomics: Die Lipidvielfalt in den Griff bekommen

Andrej Shevchenko, Kai Simons

Obwohl Lipide Biomoleküle mit scheinbar einfachen chemischen Strukturen sind, ist die molekulare Zusammensetzung des zellulären Lipidoms komplex und derzeit kaum verstanden. Die genauen Mechanismen, wie die Komplexität der Zusammensetzung die Zellhomöostase und ihre Regulation beeinflusst, bleiben ebenfalls unklar. Dieses aufstrebende Gebiet entwickelt empfindliche Massenspektrometrie-Technologien zur quantitativen Charakterisierung des Lipidoms. Hier argumentieren wir, dass Lipidomika zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Zell- und Entwicklungsbiologie, Molekularmedizin und Ernährung werden.

150 Subzelluläre Targeting-Strategien für Wirkstoffdesign und -abgabe

Lawrence Rajendran, Hans-Joachim Knölker, Kai Simons

Viele Wirkstoff-Targets sind in bestimmten subzellulären Kompartimenten lokalisiert, doch aktuelle Strategien zur Wirkstoffentwicklung konzentrieren sich auf Bioverfügbarkeit und Gewebe-Targeting und befassen sich selten mit der Wirkstoffabgabe an spezifische intrazelluläre Kompartimente. Erkenntnisse darüber, wie die Zelle ihre Bestandteile zu diesen verschiedenen zellulären Orten transportiert, könnten das Arzneimitteldesign verbessern. In diesem Aufsatz untersuchen wir die Grundlagen des Membrantransports und der subzellulären Organisation sowie Strategien, die von Krankheitserregern verwendet werden, um sich diese Mechanismen anzueignen, und die Auswirkungen auf das Design und die Verabreichung von Wirkstoffen.

151 Lipid-Rafts als Membran-organisierendes Prinzip

Daniel Lingwood, Kai Simons

Zellmembranen weisen eine enorme Komplexität von Lipiden und Proteinen auf, die entwickelt wurden, um die Funktionen zu erfüllen, die Zellen benötigen. Um diese Funktionen zu koordinieren, ist die Membran in der Lage, ihre Bestandteile seitlich zu segregieren. Diese Fähigkeit basiert auf dynamischer Flüssig-Flüssig-Unmischbarkeit und liegt dem Raft-Konzept der Membran-Unterkompartimentierung zugrunde. Lipid-Rafts sind fluktuierende Ansammlungen von Sphingolipid, Cholesterin und Proteinen, die stabilisiert werden können, um zu koaleszieren und Plattformen zu bilden, die bei der Signalübertragung und dem Transport von Membranen funktionieren. Hier überprüfen wir die Beweise dafür, wie dieses Prinzip das Potenzial für die Sphingolipid-Cholesterin-Selbstorganisation mit der Proteinspezifität kombiniert, um die Bioaktivität der Membran selektiv zu fokussieren.


Generaldirektor

Von der DG
Lesung des Treffens zwischen FAO-Generaldirektor QU Dongyu und Theo De Jager, Präsident der World Farmers’ Organization

Der Generaldirektor der FAO, QU Dongyu, und Theo De Jager, Präsident der World Farmers’ Organization (WFO), trafen sich heute virtuell, um über die Zusammenarbeit zwischen den beiden Organisationen zu diskutieren.

FAOSTAT

Daten zu Nahrungsmitteln und Landwirtschaft

SDG-Indikatoren

Das Indikatorenportal der FAO für nachhaltige Entwicklungsziele

Agrarmarkt-Informationssystem

Katalog mit Mikrodaten für Lebensmittel und Landwirtschaft

FischStat

Statistiken zu Fischerei und Aquakultur

AQUASTAT

Globales Informationssystem der FAO für Wasser und Landwirtschaft

Überwachung und Analyse der Lebensmittelpreise

VATER IST

Informationssystem zur Haustiervielfalt

WIEWS

Weltinformations- und Frühwarnsystem zu pflanzengenetischen Ressourcen für Ernährung und Landwirtschaft

FAO/WHO-GESCHENK

FAO/WHO Global Individual Food Verbrauchsdaten-Tool

AIDmonitor

Offizielle Entwicklungshilfe

INFORMATIONEN

Internationales Netzwerk von Lebensmitteldatensystemen

Datenbank zu Lebensmittelverlust und -verschwendung

Werfen Sie einen genauen Blick darauf, welche Lebensmittel wo verloren gehen und verschwendet werden

Datenbank für Geschlechter- und Landrechte

RuLIS

Informationssystem für ländliche Lebensgrundlagen

Globale Waldressourcenbewertungen