The role of ORMDL proteins in cellular physiology and sphingolipid homeostasis

Abstract

(EN) ORMDL proteins are a highly conserved family of endoplasmic reticulum-resident transmembrane proteins. In humans and mice, they comprise three paralogs, ORMDL1, ORMDL2, and ORMDL3, which act as negative regulators of serine palmitoyltransferase (SPT), the enzyme catalyzing the initial step of de novo sphingolipid synthesis. This positions ORMDL proteins as key gatekeepers of sphingolipid metabolism, requiring tight regulation to maintain homeostasis. Their activity is partly governed by sensing intracellular ceramide levels, a central metabolite of the pathway. More recently, regulation of ORMDL protein abundance through degradation has been described; however, the underlying mechanisms remain unclear, with evidence supporting both proteasomal and autophagic pathways. In addition, sphingosine-1-phosphate (S1P) has been reported to negatively regulate ORMDL protein degradation in an autocrine manner. In this work, the mechanisms governing ORMDL protein turnover were investigated using mass spectrometry and molecular and pharmacological approaches. ORMDL proteins in HEK293 cells were shown to undergo proteasomal degradation following membrane extraction by the p97/VCP ATPase, a process dynamically regulated by de novo sphingolipid synthesis, with impaired synthesis promoting ORMDL degradation,...

(CZ) Proteiny ORMDL tvoří vysoce konzervovanou rodinu transmembránových proteinů lokalizovaných v endoplazmatickém retikulu. U člověka i myši je tato rodina zastoupena třemi paralogy, ORMDL1, ORMDL2 a ORMDL3. Tyto proteiny působí jako negativní regulátory serinpalmitoyltransferázy (SPT), enzymu katalyzujícího první krok de novo syntézy sfingolipidů, a představují tak klíčové regulátory sfingolipidového metabolismu. Jejich aktivita musí být přísně kontrolována pro zachování optimální buněčné homeostázy, přičemž významnou roli v této regulaci hraje schopnost detekovat vnitrobuněčnou hladinu ceramidu, centrálního metabolitu této dráhy. Nedávno byla také popsána regulace hladiny proteinů ORMDL prostřednictvím jejich degradace, jejíž molekulární mechanismy však zůstávají doposud nejasné; dostupná data naznačují zapojení jak proteazomální, tak autofagické dráhy. Dále bylo popsáno, že sfingosin-1-fosfát (S1P) negativně reguluje tuto degradaci prostřednictvím autokrinní signalizace. V této práci byly pomocí hmotnostní spektrometrie a molekulárních a farmakologických přístupů studovány mechanismy regulující stabilitu a degradaci proteinů ORMDL. V buňkách HEK293 bylo prokázáno, že proteiny ORMDL podléhají...