Analyse de la synthèse lipidique neutre chez Saccharomyces cerevisiae par marquage métabolique et chromatographie sur couche mince

L’acétyl-CoA est l’élément constitutif fondamental de diverses biomolécules, y compris les lipides neutres (LNL), qui servent de monnaie biomoléculaire polyvalente pour la construction de membranes, la génération d’ATP et la régulation de la signalisation cellulaire^1,2. La disponibilité des LNL à être déviés dans l’une de ces voies respectives est, en partie, réglementée par leur stockage. Les gouttelettes lipidiques (LD), organites cytoplasmiques composés de noyaux hydrophobes de triglycérides (TG) et d’esters de stérols (SE), sont les principaux compartiments de stockage de la plupart des LL cellulaires. En tant que tels, les LD séquestrent et régulent les LNL, qui peuvent être dégradés et ensuite utilisés pour les processus biochimiques et métaboliques^3,4. On sait que la mauvaise régulation des protéines associées à la NL et à la LD est corrélée à l’apparition de pathologies telles que la lipodystrophie et les syndromes métaboliques^5,6. Pour cette raison, la recherche actuelle sur la LD est intensément axée sur la façon dont la synthèse NL est régulée spatialement, temporellement et à travers des tissus distincts d’organismes multicellulaires. En raison des rôles cellulaires omniprésents des NL, de nombreuses enzymes responsables de la synthèse et de la régulation des LNL sont conservées dans l’ensemble des eucaryotes^7. En effet, même certains procaryotes stockent les LL dans les LD^8. Par conséquent, des organismes modèles génétiquement traitables tels que Saccharomyces cerevisiae (levure bourgeonnante) ont été utiles pour l’étude de la synthèse et de la régulation des NL.

La séparation et la quantification des LN à partir d’extraits cellulaires peuvent être réalisées de multiples façons, y compris la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS), la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et la chromatographie liquide ultra-performance-spectrométrie de masse (UPLC-MS)^9,10,11. Peut-être que la méthode la plus simple pour séparer les LNL est par chromatographie sur couche mince (TLC), qui permet une quantification densitométrique ultérieure à partir d’une courbe standard^12,13. Bien que le TLC ne fournisse qu’une séparation des LNL, il reste une technique puissante car il est peu coûteux et permet la séparation rapide des LNL de plusieurs échantillons simultanément. Deux des défis les plus considérables auxquels est confrontée l’étude des LNL via TLC sont: 1) le large éventail d’abondances cellulaires des espèces NL et de leurs intermédiaires, et 2) la gamme d’hydrophilie / hydrophobicité des intermédiaires lipidiques dans les voies de synthèse NL. Par conséquent, la quantification des espèces de Terre-Neuve-et-Labrador par LTC est généralement limitée aux espèces les plus abondantes; cependant, l’introduction d’un radiomarque de l’acide C-acétique ¹⁴peut améliorer considérablement la détection des intermédiaires de faible abondance dans les voies NL. L’acide acétique est rapidement converti en acétyl-CoA par l’acétyl-CoA synthétase ACS2¹⁴, ce qui fait ^{de l’acide 14}C-acétique un substrat de radiomarquage approprié dans la levure¹⁵. De plus, la séparation des LNL hydrophobes et des intermédiaires hydrophiles des LNL peut être réalisée par TLC grâce à l’utilisation de plusieurs systèmes de solvants¹⁶. Ici, une méthode est présentée pour la séparation des LNL en utilisant le label métabolique de l’acide C-acétique ¹⁴dans la levure. Les lipides marqués pendant la période de pouls sont ensuite isolés par un protocole d’isolement lipidique total bien établi^17,suivi de la séparation des espèces NL par TLC. Le développement de plaques TLC par autoradiographie pour visualiser les lipides marqués et par pulvérisation chimique pour visualiser les lipides totaux permet de multiples méthodes de quantification. Les bandes lipidiques individuelles peuvent également être facilement extraites de la plaque TLC à l’aide d’une lame de rasoir, et le comptage de scintillation peut être utilisé pour quantifier la quantité de matériau radiomarqué dans la bande.