Kropelki lipidów to wysoce dynamiczne cytoplazmatyczne (i jądrowe) organelle komórkowe złożone z rdzenia neutralnych lipidów (trójglicerydów (TG) i estru cholesterolu (CE)) otoczonych monowarstwą fosfolipidów z osadzonymi białkami1. Wszystkie typy komórek wytwarzają kropelki lipidów, ale różnią się one wielkością, składem lipidowym i dekoracją białka. Kropelki lipidów pełnią różne funkcje, w tym służą jako rezerwuary prekursorów energii i błon lub jako depozyty białkowe. Ponadto, poprzez wychwyt lipidów, chronią komórki przed lipotoksycznością, uwalniają lipidy jako cząsteczki sygnałowe i biorą udział w degradacji białek i reakcjach na stres retikulum endoplazmatycznego (ER)2. W związku z tym wiele białek wiąże się z kropelkami lipidów i zarządza ich generowaniem, degradacją, transportem i interakcją z innymi organellami. Wśród nich znajduje się rodzina perylipiny białek wiążących kropelki lipidów w dobrej wierze (PLIN1-5)3.
Biogeneza kropelek lipidów prawdopodobnie zaczyna się w ER, gdzie enzymy rezydujące w ER katalizują syntezę neutralnych lipidów, które gromadzą się w dwuwarstwie błony, tworząc soczewkę neutralnych lipidów, proces, który został niedawno ładnie zwizualizowany w drożdżach4. Uważa się, że zginanie błony i podwyższony poziom kwasu fosfatydowego i diacyloglicerolu przyciągają białka biorące udział w biosyntezie fosfolipidów, ponieważ jednoczesna synteza neutralnych lipidów rdzeniowych i fosfolipidów ekranujących jest wymagana do wytwarzania kropelek lipidów5. Enzymy zawierające domeny transbłonowe, które znajdują się w ER, katalizują ten proces. Ekspansja do dużych kropelek lipidów wymaga aktywności innej klasy enzymów syntetyzujących lipidy, które zawierają amfipatyczną helisę i mogą w ten sposób przemieszczać się z ER do kropelek lipidów. Mobilizacja lipidów z kropelek lipidów zachodzi poprzez lokalną aktywację lipaz triglicerydowych i diacylogliceryjskich, tłuszczowej lipazy trójglicerydowej (ATGL) i lipazy hormonowrażliwej (HSL) lub przez różne szlaki autofagiczne, takie jak makro- i mikrolipofagia lub autofagia za pośrednictwem chaperonu6. Kropelki lipidów oddziałują z innymi organellami komórkowymi, takimi jak mitochondria (do beta-oksydacji i syntezy lipidów) i ER (do syntezy lipidów i transportu białek), ale także z lizosomami, endosomami i wakuolami indukowanymi przez bakterie wewnątrzkomórkowe7. Rzeczywiście, bakterie, wirusy, a nawet pasożyty atakują kropelki lipidów w celu replikacji i trwałości, wśród nich HCV8.
Zakażenie HCV jest jedną z głównych przyczyn zachorowalności i śmiertelności związanej z wątrobą na całym świecie, odpowiadając za około 0,5 miliona zgonów rocznie9. Prawdziwa liczba zakażeń HCV nie jest znana, ale ostatnie szacunki sugerują, że 130 - 150 milionów ludzi jest przewlekle zakażonych. Nie ma szczepionki, ale niedawno zatwierdzone leki przeciwwirusowe o bezpośrednim działaniu znacznie zwiększają odpowiedź terapeutyczną w porównaniu ze standardową terapią opartą na interferonie. Jednak na całym świecie leczenie pacjentów będzie prawdopodobnie ograniczone ze względu na niezwykle wysokie koszty nowych terapii. U około połowy wszystkich osób przewlekle zakażonych HCV rozwija się stłuszczenie wątroby (stłuszczenie), stan charakteryzujący się nadmiernym gromadzeniem się kropelek lipidów w hepatocytach. Co ciekawe, kropelki lipidów okazały się również ważnymi organellami komórkowymi do replikacji HCV, przypuszczalnie służąc jako miejsca składania wirusów10,11.
W komórkach zakażonych HCV, rdzeń białka wirusa i NS5A lokalizują się w kropelkach lipidów w procesie, który zależy od biosyntezy trójglicerydów, ponieważ inhibitory acylotransferazy diacyloglicerolu-1 (DGAT1) upośledzają transport do kropelek lipidów i późniejszą produkcję cząsteczek HCV12,13,14,15. Ponadto mutacje w domenach wiążących kropelki lipidów zarówno rdzenia, jak i NS5A hamują montaż HCV16,17. Core i NS5A następnie rekrutują wszystkie inne białka wirusowe, a także wirusowe kompleksy replikacyjne RNA, do błon ściśle związanych z kropelkami lipidów16. Do pomyślnego wytworzenia zakaźnego potomstwa wirusa wymagane jest skoordynowane działanie wszystkich białek wirusowych10,11. Białka strukturalne są częścią wirionów, a białka niestrukturalne promują interakcje białko-białko wymagane w tym procesie. Co ciekawe, prawdziwe białko wiążące kropelki lipidów PLIN3/TIP47 jest wymagane zarówno do replikacji RNA HCV, jak i uwalniania wirionów18,19,20. Pomimo tych ostatnich postępów, szczegóły mechanistyczne, zwłaszcza interakcje wirus-gospodarz w późnych stadiach replikacji HCV, pozostają słabo zdefiniowane, a dokładna funkcja kropelek lipidów jest nieznana.
Tutaj opisujemy metodę izolowania kropelek lipidów do ilościowej spektrometrii mas powiązanych białek. Korzystając z tej metody, znaleźliśmy głębokie zmiany w proteomie kropelek lipidów podczas infekcji HCV i zidentyfikowaliśmy anektynę A3 jako białko gospodarza, które współfrakcjonuje z kropelkami lipidów i jest wymagane do efektywnego dojrzewania HCV21.