dissabte, 17 d’octubre de 2020

Les gotetes lipídiques intracel·lulars en la integració metabòlica i immunitària

Biologia cel·lular: Els adipòcits són un tipus cel·lular especialitzat en l’acumulació de greixos (triglicèrids, èsters de colesterol, etc.), però de gotetes lipídiques intracel·lular, certament menys pregones, trobem en un bon nombre d’altres tipus cel·lulars. Aquestes gotetes lipídiques actuarien com a orgànuls d’emmagatzematge de reserva energètica. Aquestes reserves, de fet, són explotades també per paràsits intracel·lulars. Ja fa un bon parell de dècades que diversos grups de recerca investiguen activament la dinàmica d’aquests orgànuls. És el cas del Grup de Compartiments i Senyalització Cel·lulars de l’Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer, de Marta Bosch i Albert Pol, del Laboratorio de Mecanoadaptación y Biología de Caveolas del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares, de Miguel Sánchez-Álvarez, i de l’Institute for Molecular Bioscience de Robert G. Parton. Aquests i altres investigadors publiquen a Science un article on posen de manifest com les gotetes lipídiques de cèl·lules de mamífers són nusos del sistema immune innat que integren elements de metabolisme cel·lular i de defensa contra patògens. Proteïnes implicades en la immunitat innata formen complexos sobre gotetes lipídiques en resposta a la presència de lipopolisacàrid bacterià (LPS, també coneguda com a endotoxina bacteriana). Així, si hi ha una detecció de la presència de LPS, aquests complexos proteics promouen el desacoblament físic de les gotetes lipídiques respecte dels mitocondris. Aquest desacoblament redueix la fosforilació oxidativa (la respiració mitocondrial), de manera que el metabolisme cel·lular passa a basar-se en la glicòlisi aeròbica. Aquesta transició metabòlica afavoreix mecanismes de defensa antibacterians.

Bacteris que han penetrat en un macròfag mostren un tropisme vers les gotetes lipídiques. Això posa en contacte aquestes gotetes amb components de la paret bacteriana, particularment el lipopolisacàrid. Proteïnes del sistema immunitari innat tenen la capacitat d’associar-se a les gotetes lipídiques en presència del lipopolisacàrid i desencadenar canvis generals en el metabolisme cel·lular

Un mecanisme de detecció d’amenaces bacterianes

Marta Bosch et al. mostren com les gotetes lipídiques (LDs) participen d’un sistema immunitari innat mediat per proteïnes que detecten amenaces bacterianes de caràcter general. Davant la presència de lipopolisacàrid (LPS) de bacteris, com és ben sabut, s’activen tota una sèrie de proteïnes de defensa. Però el que mostren Bosch et al. és que algunes d’aquestes proteïnes, com les guanosin-trifosfatases induïbles per interferó o la catelicidina, formen complexos en la superfície de les LDs. D’altra banda, d’una manera més directa, el LPS promou el desacoblament físic de LDs i mitocondris. Sense que aquest acoblament es redueix el metabolisme d’àcids grassos. Per als bacteris aquesta és una bona estratègia d’infecció intracel·lular, ja que així capturen els recursos de LDs manllevant-los als mitocondris. Ara bé, l’augment dels contactes entre LDs i bacteris facilita alhora l’acció del sistema immunitari intracel·lular.

Paràsits intracel·lulars i gotetes lipídiques

Les gotetes lipídiques no són simplement un espai de reserva energètica: també forneixen els lípids necessaris per produir molècules de senyalització i per reposar les membranes. D’altra banda, la monocapa de les gotetes és un espai de localització per a un ample ventall de proteïnes: factors de transcripció, components de la cromatina, etc.

Per a paràsits intracel·lulars com els tripanosomes, els plasmodis, els micobacteris, les clamídies o els virus, les LDs de l’hoste constitueixen un factor nutricional.

La defensa innata

Però si el LPS de la paret bacteriana té la capacitat d’induir la formació de LDs i el seu desacoblament dels mitocondris, també la defensa innata de l’hoste utilitza les LDs per organitzar la resposta contra bacteris intracel·lulars.

En situacions de sepsi polimicrobial o de presència de LPS, les LDs són un espai de recrutament de proteïnes amb capacitat antimicrobiana. En macròfags humans, hi ha una associació específica entre LDs i bacteris en aquestes situacions, tal com mostren Bosch et al. amb imatges de microscòpia òptica i electrònica.

A través d’una espectrometria de masses comparades, Bosch et al. han obtingut perfils proteics de les LDs en macròfags exposats a LPS. Han trobat així 689 proteïnes que presenten una regulació diferencial, 317 en el sentit d’enriquir-se quantitativament i 372 en el sentit d’empobrir-s’hi. Entre les proteïnes enriquides destaquen components relacionats amb el sistema immune. Entre les proteïnes empobrides hi ha les relacionades amb el metabolisme.

Per exemple, la PLIN5 redueix la presència en LDs en macròfags exposats a LPS. Aquesta reducció de PLIN5 afavoreix el desacoblament físic i funcional de les LDs respecte dels mitocondris, amb la consegüent reducció del metabolisme oxidatiu i de la cetogenesi. Bosch et al. mostren com una reexpressió forçada de PLIN5 recupera els contactes LD-mitocondris, alhora comprometent la capacitat antimicrobiana dels macròfags.

La PLIN2, en canvi, es veu augmentada en les LDs en macròfags exposats a LPS. També és el cas de proteïnes de defensa com la viperina, IGTP, IIGP1, TGTP1, IFI47 o la catelicidina.

La catelicidina associada a LDs confereix una major resistència als macròfags davant d’una diversitat d’agents patògens (Escherichia coli, Staphylococcus aureus resistents a la meticil·lina, Listeria monocytogenes).

Les LDs, doncs, serien un element de primera línia en la defensa cel·lular.

Lligams:

- Mammalian lipid droplets are innate immune hubs integrating cell metabolism and host defense. Marta Bosch, Miguel Sánchez-Álvarez, Alba Fajardo, Ronan Kapetanovic, Bernhard Steiner, Filipe Dutra, Luciana Moreira, Juan Antonio López, Rocío Campo, Montserrat Marí, Frederic Morales-Paytuví, Olivia Tort, Albert Gubern, Rachel M. Templin, James E. B. Curson, Nick Martel, Cristina Català, Francisco Lozano, Francesc Tebar, Carlos Enrich, Jesús Vázquez, Miguel A. Del Pozo, Matthew J. Sweet, Patricia T. Bozza, Steven P. Gross, Robert G. Parton, Albert Pol. Science 370: eaay8085 (2020).

Cap comentari: