Kropelki lipidów (LDs) to wszechobecne wewnątrzkomórkowe ciała tłuszczowe składające się z rdzenia z neutralnych lipidów, głównie TAGów i estrów steroli (SE). Rdzeń jest otoczony monowarstwą fosfolipidów, która oddziałuje z białkami, takimi jak perylipina i enzymami biorącymi udział w syntezie obojętnych lipidów, takimi jak acylotransferaza diacyloglicerolu, karboksylaza acetylo-CoA i syntaza acylo-CoA1. Ze względu na swoje dynamiczne zachowanie, monowarstwa fosfolipidowa zawiera również lipazy triacyloglicerolu, które hydrolizują TAGs i SE2. W zależności od typu komórki i organizmu, zmagazynowane obojętne lipidy mogą być wykorzystywane do wytwarzania energii lub syntezy fosfolipidów i cząsteczek sygnałowych. U drożdży i innych grzybów zawartość LD zmienia się w odpowiedzi na zmiany stosunku azotu do węgla w pożywce hodowlanej, co wskazuje, że zmniejszona dostępność azotu może być kluczem do zwiększenia neutralnej produkcji lipidów3,4,5. Produkcja dużych ilości TAG w drożdżach ma potencjalne zastosowanie w biotechnologii jako źródło biopaliw oraz w przemyśle spożywczym. Niektóre przechowywane lipidy zawierają duże ilości wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, takich jak omega 3 i omega 6, o znaczeniu odżywczym i dietetycznym 6,7,8,9,10,11. LD komórek ssaków, w tym komórek ludzkich, zawierają również TAG i estry cholesterolu. Monowarstwa fosfolipidowa oddziałuje z homologią ssaków białek opisanych w LD drożdży oraz z dodatkowym białkiem, perylipidą, którego nie ma w S. cerevisiae12. Jedną z proponowanych ról monowarstwy fosfolipidowej i powiązanych z nią białek jest stabilizacja struktury LD i umożliwienie interakcji LD z organellami, takimi jak mitochondria, retikulum endoplazmatyczne, peroksysomy i wakuole, głównie do wymiany lipidów 13,14. Co ciekawe, u ludzi LD wydają się być zaangażowane w patologie, takie jak cukrzyca typu 2, miażdżyca, stłuszczeniowe zapalenie wątroby i choroba niedokrwienna serca, w których następuje wzrost ich liczby 15,16,17. Niektóre typy wirusów wykorzystują LD jako platformy do składania wirionów 2,18,19.
Ze względu na implikacje LD w ludzkich patologiach i ich potencjalne zastosowanie biotechnologiczne, dokładne eksperymentalne określenie powstawania LDs jest ważnym zadaniem. W artykule opisano wiarygodny test oparty na odzysku fluorescencji (LFR) BODIPY 493/503 (4, 4-difluoro-1, 3, 5, 7, 8-pentametylo-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacen), w celu uzyskania względnej wartości zawartości obojętnych lipidów w komórkach. Dzięki temu testowi możliwe jest śledzenie dynamiki akumulacji obojętnych lipidów w grzybach takich jak U. maydis i S. cerevisiae, a także w komórkach ssaków, bez konieczności ekstrakcji lipidów 20. Metoda ta została po raz pierwszy zastosowana u S. cerevisiae w celu identyfikacji fosfataz białkowych i kinaz biorących udział w regulacji metabolizmu lipidów. Było to możliwe bez ekstrakcji lipidów lub oczyszczania białek21,22. LFR został również wykorzystany do ustalenia dynamiki powstawania LD w makrofagach otrzewnowych23. Stosowanie BODIPY 493/503 ma pewne zalety w porównaniu z innymi neutralnymi barwnikami lipidowymi, takimi jak czerwień nilowa. BODIPY 493/503 jest wysoce specyficzny dla obojętnych lipidów i ma wąskie spektrum emisyjne, co ułatwia jednoczesne wykrywanie sygnałów z barwników, takich jak czerwone białko fluorescencyjne lub Mito-tracker, gdy próbki są analizowane za pomocą mikroskopii konfokalnej. Niestety, BODIPY 493/503 jest wrażliwy na fotowybielanie, ale tego procesu można uniknąć, używając odczynnika do wygaszania podczas ekspozycji na światło24.
Aby przeprowadzić test LFR na komórkach drożdży, są one hodowane w pożądanych warunkach żywieniowych, a porcje są pobierane w różnych momentach. Następnie komórki są utrwalane formaldehydem, który zachowuje integralność LD przez wiele miesięcy, gdy komórki są przechowywane w temperaturze 4 °C. Należy unikać innych technik utrwalania, zwłaszcza tych z użyciem metanolu lub zimnego acetonu, ponieważ prowadzą one do degradacji LD w komórkach24. Aby zmierzyć wskaźnik LD, komórki utrwalone formaldehydem zawiesza się w wodzie w celu uzyskania określonego stężenia. Następnie dodaje się je do roztworu zawierającego fluorofor BODIPY 493/503 wygaszany przez KI, a gdy fluorofor dostanie się do komórki i połączy się z LD, następuje odzyskanie jego fluorescencji. Równolegle z pomiarem fluorescencji (485 nm/510 nm) stężenie komórek określa się ilościowo poprzez pomiar gęstości optycznej przy 600 nm. Każdą próbkę odczytuje się czterokrotnie, dodając kolejne 5 μl podwielokrotności zawiesiny komórkowej utrwalonej formaldehydem do tego samego dołka. Ślepe próby fluorescencji i absorbancji uzyskuje się przed dodaniem komórek. Jakość danych dotyczących fluorescencji i absorbancji ocenia się poprzez określenie liniowości pomiarów: jeśli r <0,9, dane są odrzucane. Wartość r jest ważna, ponieważ zasadniczo intensywność fluorescencji powinna wywoływać liniową odpowiedź na rosnące stężenia komórek. Jeśli stężenie komórek jest zbyt wysokie, liniowość zostaje utracona. Test LFR zapewnia szybką, prostą i ekonomiczną metodę wyboru pożądanego fenotypu LD w eksperymentach o wysokiej przepustowości. Po wybraniu pożądanych warunków, zawartość LD w poszczególnych komórkach można badać za pomocą mikroskopii konfokalnej, przy użyciu tych samych komórek utrwalonych formaldehydem wybarwionych BODIPY, zapewniając obraz LD w komórce. Ich zawartość TAG i SE może być teraz dalej analizowana za pomocą chromatografii cienkowarstwowej.