Membrane microdomains in regulation of lipid metabolism

Abstract

The fluid mosaic model described by Singer and Nicolson in 1972 was timeless and remains relevant to understanding the structure, function and dynamics of biological membranes more than fifty years later. From the outset, its authors acknowledged the existence of lateral membrane regions that differ in composition and biological function from their immediate surroundings. Therefore, even contemporary studies demonstrating the existence of many different membrane microdomains do not pose a fundamental challenge to the validity of this model. In particular, research over the last twenty years has shown that a number of cellular processes (nutrient transport, signaling, regulation of nucleic acid metabolism, lipophagy and many others) are linked to membrane microdomains. However, the molecular details of these links remain hidden in many cases. The aim of this work is to find specific links between membrane microdomains and the metabolism of selected lipids. Using the yeast model S. cerevisiae, we document the connection of a specialized plasma membrane microdomain, the membrane compartment of arginine permease Can1 (MCC), to the metabolism of sphingolipids and the mitochondrial anionic phospholipids, phosphatidylglycerol (PG) and cardiolipin (CL). The initial two chapters deal with the elucidation of...

Model fluidní mozaiky popsaný Singerem a Nicolsonem v roce 1972 byl nadčasový, a i po více než 50 letech zůstává relevantní pro pochopení struktury, funkce a dynamiky biologických membrán. Jeho autoři od samého začátku připouštěli existenci laterálních oblastí membrány, které se svým složením a biologickou funkcí liší od bezprostředního okolí, proto ani soudobé studie prokazující existenci mnoha různých membránových mikrodomén nepředstavují pro platnost tohoto modelu zásadní výzvu. Výzkum zejména v posledních dvaceti letech prokázal, že celá řada buněčných procesů (transport živin, signalizace, regulace metabolismu nukleových kyselin, lipofágie a mnoho dalších) je vázána na membránové mikrodomény. Molekulární detaily těchto vazeb však v mnohých případech zůstávají skryty. Cílem této práce je nalézt konkrétní spojitost mezi membránovými mikrodoménami a metabolismem vybraných lipidů. Na modelu kvasinky S. cerevisiae dokumentujeme napojení specializované mikrodomény plasmatické membrány, membránového kompartmentu argininové permeázy Can1 (MCC), na metabolismus sfingolipidů a mitochondriálních anionických fosfolipidů, fosfatidylglycerolu (PG) a kardiolipinu (CL). Úvodní dvě kapitoly se zabývají objasněním úlohy transmembránového proteinu Nce102 v regulaci biosyntézy sfingolipidů. Ukázali jsme, že v...