1 背景

脂类，如脂肪酸，是细胞膜的基本组成部分和信号的媒介。脂肪酸也是细胞中能量储存和产生的关键分子。然而，一旦失调，脂质可以成为有毒物质，并最终引发细胞死亡，例如，通过长时间激活信号途径，如未折叠蛋白反应（UPR）。长期以来，脂滴被认为仅仅是细胞质中的脂肪包裹体，近年来，脂滴作为完全自主的细胞器出现在人们的视野中，并在脂质和能量平衡方面具有关键功能。脂滴在细胞中广泛存在，它具有独特的超微结构，由一个中性脂质核心组成，周围是磷脂单层，上面镶嵌着整体蛋白和周边蛋白（方框 1）。脂滴是高度动态的细胞器，在生长和消耗（通过由脂肪酶介导的酶水解（脂解）或通过选择性的自噬形式（噬脂）；见补充方框 1）之间交替进行。这些过程密切反映了细胞的新陈代谢和营养供应周期：在营养过剩的条件下储存的脂质在饥饿期间被调动用于能量生产，或在膜的高需求期间用于磷脂的合成。脂滴还能缓冲细胞中潜在的有毒脂质，在防止脂质毒性和氧化应激方面有突出的作用。在其生命周期中，脂滴与其他几个细胞器建立联系。首先，它们与内质网（ER）建立了联系，内质网是为脂滴提供大部分组成分子的细胞器，在脂滴的生物发生中起着核心作用。脂滴 脂滴还与过氧化物酶体、线粒体和溶酶体（酵母的空泡）接触。所有这些相互作用都是紧密协调的，对脂滴的正常生命周期和它们的不同功能至关重要。在这篇文章中，我们回顾了关于来自 ER 的脂滴生物生成机制及其功能的最新进展。特别是，我们关注脂滴的生命周期如何通过与其他细胞器的相互作用而受到影响和调节。

2 BOX1 脂滴结构

脂滴是中性脂质的通用储存器，存在于从酵母到人类的大多数细胞中。尽管它们无处不在，但在不同的细胞之间，甚至在同一细胞内，脂滴的数量、大小和组成都有很大差异。这些差异往往反映了这些细胞内的代谢状态。虽然形态各异，但所有的脂滴都有一个类似的结构组织，使它们与所有其他细胞器不同。脂滴不是典型的磷脂双分子层，而是由单层磷脂分子包围，核心由中性脂质填充，最常见的是三酰甘油和甾醇酯 （见图 a 部分）。脂滴从内质网（ER）出现（见图 b 部分，显示酵母中脂滴的二维断层图，其中是明显可见脂滴的磷脂单层和靠近细胞核附近 ER（箭头））。在单层中，其成分让人联想到 ER 双分子层，磷脂的极性基团朝向细胞膜，而其酰基链与疏水的中性脂质核心接触。与单层相关的是各种蛋白质，它们装饰着脂滴的表面而并非在疏水核心中（见图 c 部分，描述了培养的肝癌细胞的荧光显微镜图像，显示了用荧光脂肪酸（BoDIPY 558/568 C12 染料）标记的中性脂质核心和脂滴外围的 perilipin 家族成员（PlIN2-GFP）的存在；图片由 M. Roberts 提供）。这些蛋白质通过疏水发夹、两性螺旋和脂肪酸修饰与膜联系在一起（见图 a 部分），并具有许多不同的功能，控制着脂滴动力学的不同方面。例如，脂滴的生长和降解受酶的控制，这些酶在单层表面，分别促进三酰甘油的合成和水解。与单层相关的蛋白质也被认为是控制脂滴在细胞内的定位以及与其他细胞器的联系。重要的是，脂滴的大小、数量和分布随着细胞代谢和营养供应的变化而迅速发生巨大变化，这可能反映了脂滴蛋白质组的改变。此外，在一个细胞内，可以根据酵母和人类中存在于其表面的蛋白质来识别不同的脂滴群体。这些观察表明，与其他细胞器的情况一样，蛋白质对脂滴的定向是受到严格控制的。

3 脂滴的生物生成

尽管近年来有了令人振奋的发展，但人们对脂滴生物生成的机制仍然知之甚少。脂滴的组装涉及多个步骤，并发生在 ER 中。ER 是脂滴在其生命周期中与之保持紧密且特殊关系的细胞器（图 1）。

4 中性脂质的合成和晶状体的形成。

脂滴生物形成的第一步是合成中性脂质，最常见的是三酰甘油和甾醇酯。这些是由活性脂肪酸与二酰甘油或固醇（如胆固醇）分别进行酯化而产生的。每种情况都有不同的酶参与，这些酶主要定位在 ER。甾醇酯由酰基 CoA：胆固醇 Oacyltransferases（ACAT1 和 ACAT2；酵母中的 Are1p 和 Are2p）生成，而三酰甘油是二酰甘油酰基转移酶（DGAT1 和 DGAT2；酵母中的 Dga1 和 Lro1）的产物。缺乏这四种酶的酵母细胞无法产生脂滴 4,5。尽管在最佳的实验室条件下，这些细胞以正常的速度生长，但它们对各种应激极为敏感，这突出了脂滴在细胞生理学中的作用。这些酶中的任何一种单独表达都足以在酵母中形成脂滴，表明这些细胞器的组装可以由三酰甘油或甾醇酯触发（但三酰甘油刺激的脂滴组装已在酵母和高等真核生物中得到更详细的研究）。在低浓度时，中性脂质分散在 ER 双分子层的小叶之间。随着它们浓度的增加，中性脂质最终凝聚在一起，在去混合过程中形成一个油镜。在模型膜中，当三酰甘油浓度在 5-10 mol%的范围内时，就会发生这种转变。这些和其他研究表明，简单的物理化学原理解释了晶状体的形成，中性脂质的去混合通过减少与其他膜成分（如磷脂或蛋白质）的相互作用从而在能量上是有利的 。一致的是，到目前为止，没有发现蛋白质直接参与晶状体的形成。中性脂质晶状体是否在整个 ER 中随机形成，或者是否存在其形成的优先位置，目前仍不清楚。这些早期的脂滴中间物一直很难研究，因为它们可能是短暂的，而且非常小。然而，最近的研究在酵母中结合了新的脂滴生物生成检测，依靠 Lro1 的调节表达和电子断层扫描，首次检测到嵌入 ER 双层的晶状体结构 。这些晶状体的直径在 30 到 60 纳米之间，仅在 Lro1 诱导后不久被检测到，这与晶状体是早期的中间产物相一致。最近还出现了以早期脂滴中间物为目标的蛋白型荧光报告器。这些似乎比传统的中性脂质染料更敏感，但它们是否能检测到油镜或生物生成过程的后期阶段还不清楚。然而，与活细胞成像相结合，这些报告器是剖析脂滴形成的多个方面的有力工具，如其空间和时间调节。

5 脂滴出芽

中性脂质晶状体的扩张导致脂滴从 ER 膜上出芽。分泌小泡从 ER 出芽需要膜曲率诱导的外套蛋白的参与，如 CoPii15。然而，这些蛋白并不参与脂滴的出芽。相反，体内工作表明，ER 膜磷脂的组成对脂滴的萌发至关重要 。最近的体外研究和模型研究进一步支持了这一观察，这些研究还揭示了膜表面张力的重要性，其定义是将中性脂质暴露在细胞水环境中的能量成本 。为了最大限度地减少可能与细胞水溶液接触的中性脂质面积，表面张力似乎对获得脂滴的圆形尤为重要，而磷脂成分主要通过几何效应影响出芽效率：锥形分子，如二酰基甘油或磷脂酰乙醇胺，不利于出芽，而几何形状相反的分子，如溶血磷脂，促进出芽。膜张力除了影响出芽效率外，似乎还对出芽过程施加了方向性，至少在体外是这样的。磷脂和/或蛋白质修饰了油-水界面，从而影响了表面张力。因此，膜单层之间不同的蛋白质和/或脂质组成足以引起张力不平衡，最终决定出芽的方向性（图 1）。虽然在少数情况下，在 ER 腔内也可以检测到脂滴，但在大多数情况下，脂滴出芽几乎只发生在胞质一侧，这表明 ER 膜的脂质单层的张力受到严格控制。

图1 | 脂滴生物形成的步骤。脂滴从内质网（ER）中生成。ER膜的正常形态和组成可能受到脂肪储存诱导跨膜2（FIT2）蛋白和其他ER驻留蛋白的影响，是受调控的脂滴生物形成的重要决定因素。第一步：三酰甘油（TAG）的合成和胆固醇酯合成酶在ER双层的小叶子之间沉积中性脂质。超过一定的浓度，中性脂质就会脱混并凝聚成一个lens结构。第二步：seipin和其他脂滴生物生成因子被招募到晶状体结构中，促进新生脂滴的生长。脂滴细胞质一侧出芽受到ER双层的管腔和细胞膜一侧ER小叶的表面张力差异的影响，可能由不对称的蛋白质结合和磷脂组成决定。第3步：在一些哺乳动物细胞中，脂滴从ER中萌发，通过融合或局部脂质合成而生长。AGPAT，酰基甘油磷酸酯酰化酶；DAG，二酰基甘油；DGAT，酰基-CoA:二酰基甘油酰化酶；G3P，甘油3-磷酸酯；GPAT，甘油-3磷酸酯酰化酶；LPA，溶血磷脂酸；PA，磷脂酸；PAP，磷脂酸磷酸酶；PLIN，周脂素。哺乳动物蛋白的酵母直系亲属在括号中标出。

在细胞中，脂滴出芽是由脂肪储存诱导跨膜（FIT）蛋白促进的，这是一个进化保守的整体 ER 膜蛋白家族 。两种高度相关的 FIT 蛋白，FIT1 和 FIT2（也分别称为 FITM1 和 FITM2），存在于哺乳动物中；其他后生动物和酵母只表达 FIT2 相关蛋白 。在酵母、蠕虫和哺乳动物细胞中耗尽 FIT 蛋白会抑制脂滴萌发，导致嵌入 ER 膜的中性脂质晶状体的堆积。然而，FIT 蛋白如何促进脂滴萌发仍不清楚。早期的研究表明，纯化的 FIT2 在体外与二酰基甘油和三酰基甘油结合，表明 FIT 可以通过直接与这些中性脂质结合促进脂滴出芽。对这一假设的进一步支持来自于对酵母的研究，该研究显示，在 FIT 缺陷的细胞中，ER 中的二酰基甘油水平增加，而这种脂质不利于脂滴的出芽。令人惊讶的是，当二酰甘油水平通过额外的突变而降低时，FIT 突变体细胞中的脂滴出芽得以恢复。这些观察表明 FIT 蛋白与二酰甘油代谢有关。然而，最近的研究表明，FIT 蛋白可能通过一种不同的机制影响脂滴萌发。比较序列分析发现 FIT 和脂质磷酸酶之间有相似之处。这种活性在体外用纯化的人 FIT2 证实，它对磷脂酸和溶血磷脂酸有活性，但对其他磷脂没有活性。与体内的催化要求一致，FIT2 活性位点突变体在 FIT 缺陷的酵母和哺乳动物细胞中不能恢复正常的脂滴出芽。磷脂酸和溶血磷脂酸是否是体内的相关 FIT2 底物仍未解决。除了脂滴萌发缺陷外，FIT 缺陷的细胞还显示出异常的 ER 形态，经常出现膜团块。如果受到脂肪酸的刺激，FIT2 敲除的细胞显示出三酰甘油水平的降低和磷脂酸的同时增加，这表明这种磷脂可能是体内的 FIT2 底物。脂肪酸并入其他磷脂，如磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺的速率也降低了。与这些对脂质代谢的广泛影响一致，FITs 的构成性或产生后缺失会导致各种模式动物的严重代谢功能障碍或死亡。FIT2 的活性是否会影响 ER 小叶之间的张力不平衡尚不清楚，但据预测，FIT 蛋白的活性部位在 ER 膜的管腔侧。与磷脂相反，中性脂质如单酰甘油和二酰甘油--可能由 FIT2 在管腔侧生成--能够在膜小叶之间迅速翻转。一个较大的可能性是，一旦到了细胞膜一侧，这些中性脂质就会转化回磷脂，以补充 ER 的细胞膜小叶，这是脂滴形成期间单层磷脂的主要来源。因此，在密集的脂滴生成期间，有可能维持 ER 小叶间磷脂平衡的磷脂争夺酶已经饱和，这种关键的 FIT2 活性被暴露出来。在酵母中，ER-脂滴出芽是由 Pln1（以前称为 Pet10）促进的，该蛋白与哺乳动物的 perilipins有关。在哺乳动物中，该类蛋白在通过脂解调节脂滴消耗方面具有成熟的功能（补充方框 1），也可能促进脂滴生物生成 。与其他周脂素相似，Pln1 从细胞膜被招募到脂滴单层。对于 Pln1 来说，靶向脂滴发生在脂滴生成过程中的早期阶段，这表明它有利于出芽。缺少 Pln1 的细胞脂滴出芽过程发生很大程度的延迟，这支持了上述结果。有趣的是，Pln1 对脂滴的结合和稳定作用依赖于甘油三酯的存在，因为它不能识别只含甾醇酯的脂滴。Pln1 和其他 perilipins 究竟是如何促进脂滴萌发的尚不清楚。然而，通过仅从胞质一侧靶向新生的脂滴，perilipins 可能通过改变两个膜单层之间的张力平衡来促进出芽。Seipin 是一种广泛保守的 ER 膜蛋白，对于脂滴的顺利出芽至关重要。在没有 seipin 的情况下，脂滴的形成会延迟发生，而且蛋白质和脂质在形成的脂滴中的结合率都较低，导致脂滴的形态和性质出现异常。此外，在有 seipin 突变的酵母和哺乳动物细胞中，ER-脂滴界面很不正常，这表明 seipin 稳定了通常在两个细胞器之间提供连续性的膜桥。与 ER-脂滴界面的功能相一致，seipin 在这些区域富集，这在光镜和电镜中都能检测到。最近对酵母的研究发现了有关 seipin 功能的其他线索，发现了其与过氧化物酶体前囊泡的生物生成有关，过氧化物酶体前囊泡在结构上是不同的细胞器，会产生过氧化物酶体。令人惊讶的是，在 seipin 酵母突变体中的脂滴出芽需要 Pex30，这是一种 ER 膜蛋白，在过氧化物酶体形成中具有公认的作用。通常情况下，Pex30 在 ER 中分布在不连续的斑点中，但在 seipin 突变体中，Pex30 强烈集中在脂滴出芽的部位。Pex30 的重新分布在功能上是相关的，因为同时删除 seipin 和 Pex30 会抑制脂滴出芽，导致中性脂质在 ER 膜内的积累。这种双突变体在过氧化物酶体的形成方面也显示出强烈的缺陷。脂滴和过氧化物酶体生物生成之间的联系不仅见于 seipin 突变体，最近也见于不受干扰的细胞 。除了脂滴和过氧化物酶体出芽的缺陷外，缺乏 seipin 和 Pex30 的细胞显示出异常的脂质组成，包括更高水平的磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇和二酰甘油。有趣的是，纠正 seipin-Pex30 双突变体的脂质组成的额外突变恢复了细胞器的出芽 43。与先前描述的体外数据一致，这些研究强调了 ER 脂质组成在脂滴出芽中的作用，并表明 seipin 与 Pex30 一起，可能专门控制脂滴出芽部位的脂质组成。这种控制可以通过调节某些脂质修饰酶来实现，如甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPATs）（图 1）。另外，形成寡聚体的 seipin，可能与脂滴出芽部位的特定脂质结合并集中。与这种可能性相一致的是，人类和果蝇 seipin 的冷冻电子显微镜结构显示，seipin 的 ER 管腔结构域采用了一个β三明治折叠结构，正如在其他脂质结合蛋白中观察到的那样。然而，seipin 促进脂滴从 ER 出芽的分子机制仍有待澄清。脂滴和过氧化物酶体出芽之间的联系也应进一步探讨。

6 脂滴的生长和成熟

出芽后，脂滴进行扩张，其扩张也可通过脂滴融合进行（在下面关于脂滴膜接触点的章节中讨论），通过 ER 膜桥将三酰甘油转移到脂滴，或通过三酰甘油直接在脂滴表面合成（图 1）。三酰甘油的局部合成是通过几种酶从 ER 转移到脂滴表面而实现的，新合成的三酰甘油聚集在疏水核心。在出芽期间，ER 膜的细胞质小叶继续为生长中的脂滴提供额外的磷脂，以形成单层。在脂滴扩张非常活跃的条件下，需要新的磷脂合成来维持磷脂的平衡状态。例如，在果蝇细胞中，外源性脂肪酸对脂滴生物生成的刺激会触发 CTP:磷脂酰胆碱胞苷转移酶α（CCTα）的激活，这种酶在磷脂酰胆碱的合成中产生一种限速中间产物。在这些条件下，CCTα的激活是维持磷脂平衡的必要条件。奇怪的是，CCTα在生长中的脂滴表面直接被激活，将单层的扩展与磷脂的合成联系起来。然而，在其他类型的细胞中，CCTα似乎只在核内，这表明这种机制并不普遍，脂滴扩展和磷脂生物合成之间的耦合可以通过不同的方式发生。在高等真核生物中，有一部分脂滴最终从 ER 中分离出来。为什么在所有的脂滴中，只有一部分选择性地脱离，目前还不清楚。此外，膜裂变的机制也不清楚。最近表明，在昆虫和哺乳动物细胞中，这种分离是可逆的，重新连接需要 COPI 复合物。这种复合物被小 GTP 酶 ARF1 及其鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）招募到脂滴表面，并促进直径约  纳米的极小脂滴（"纳米脂滴"）从现有的脂滴中出芽。这些纳米液滴的高表面-体积比使磷脂从 "母 “脂滴单层磷脂中消耗。这种消耗导致疏水核心的磷脂覆盖率低，表面张力增加，这有利于脂滴与 ER 双分子层的融合。COPI 如何以及为什么促进脂滴与 ER 具体融合还不清楚。然而，在融合后，整体膜蛋白如 DGAT2 和 GPAT4 能够从 ER 扩散到脂滴，表明两个细胞器之间的膜桥已经重新建立。

7 蛋白质靶向脂滴

各种基于蛋白质组学的方法已经确定了脂滴相关蛋白的全部种类。尽管不同的细胞类型和使用的方法不同，脂滴蛋白质组也不同，但出现了一批共同的高可信度的脂滴相关蛋白质。在典型的哺乳动物细胞中，这种高可信度的脂滴蛋白质组由 100-150 个蛋白质组成 ；在酵母中，这些数字下降到 35-40 个蛋白质。无论哪种类型的细胞，脂滴蛋白质组都是以参与脂质代谢的酶为主，并全部包括 perilipin 家族的成员。然而，具有其他功能的蛋白质，如膜转运和蛋白质降解，也有很好的代表性，表明涉及脂滴的过程是多样化的。了解这些蛋白质如何影响脂滴的行为和功能将是未来许多年的挑战。另一个重要的挑战是了解新合成的蛋白质是如何被特异性地定位到脂滴中的。与定位于其他细胞器的蛋白质相比，脂滴蛋白质缺乏嵌入其序列中的特定靶向信号。脂滴相关蛋白分为两个主要类别。与脂滴和 ER 之间的膜稳定相关的蛋白质属于第一类；直接从细胞膜被招募到脂滴表面的蛋白质定义为第二类（图 2）。

图 2 | 脂滴蛋白靶向和降解的机制。a | I 类脂滴蛋白插入内质网（ER）并在膜内横向扩散，从而进入正在形成的脂滴。至少在一种情况下，I 类蛋白的插入是通过与法尼基化的过氧化物酶体生物生成因子 19（PEX19）及其 ER 受体 PEX3 的联合而介导的。大多数 I 类脂滴蛋白含有一个疏水发夹，通过它与脂质单层结合。I 类蛋白在 ER 和脂滴之间的不对称分布可能是通过将一些蛋白定位于 ER 相关蛋白降解（ERAD）来实现的。b | II 类脂滴蛋白通过识别膜上的包装缺陷的两性螺旋（插图）或通过脂肪酸修饰直接从细胞膜插入到脂滴。在没有脂滴的情况下，这些蛋白质可能会被泛素蛋白酶体系统降解。如果这些蛋白质被迫离开脂滴表面，例如在脂滴分解过程中被分子拥挤，它们也可能容易被蛋白体降解。热休克同源 71kDa 蛋白（HSC70）可以从脂滴中提取带有特征性五肽共识序列的精选蛋白，指导蛋白伴侣介导的自噬（CMA），以便在溶酶体中进行降解。脂滴相关蛋白的 CMA 可能发生在脂滴-溶酶体接触处。LAMP2A，溶酶体相关膜蛋白 2A；UBXD8，含 UBX 域的蛋白 8；VCP，过渡性内质网 ATP 酶。

8 第一类蛋白

在 I 类脂滴相关蛋白中可以发现不同功能的蛋白，从脂质生物合成酶，如长链脂肪酸-CoA 连接酶 3（ACSL3）、GPAT4 和 DGAT2/Dga1 到参与泛素依赖性蛋白分解的蛋白，如古老泛素蛋白 1（AUP1）和含 UBX 域的蛋白 8（UBXD8；也被称为 FAF2）。通常情况下，I 类蛋白通过疏水发夹与膜结合，发夹插入脂质双层的中间位置，其氨基和羧基端都面向细胞膜。这些结构元素，由于缺乏典型的多顶膜蛋白的腔环或结构域，可以同时定位在 ER 双分子层和脂滴单层中。在一些 I 类蛋白中，膜发夹两侧的带正电荷的残基也是高效脂滴定位的必要条件。I 类蛋白典型的膜发夹的插入发生在 ER 中，在这里蛋白通过膜桥扩散到脂滴的表面。与 ER 插入相一致的是，I 类蛋白在没有脂滴的情况下在整个 ER 内定位。虽然含发夹蛋白的膜插入机制还没有被广泛研究，但最近的一项研究表明，UBXD8 的 ER 插入需要过氧化物酶体生物生成因子 19（PEX19）和 PEX3（reF. 45）（图 2a），它们在过氧化物酶体膜蛋白的生物生成中具有公认的作用。在被 PEX19 捕获到细胞膜后，UBXD8 被翻译后传递到富含 PEX3 的特定 ER 结构域进行膜插入。富含 PEX3 的 ER 结构域位于附近，但与过氧化物酶体不同，了解它们是否对应于脂滴和/或过氧化物酶体生物生成的位置将是很有趣的。PEX19 可以通过一个保守的半胱氨酸残基的法尼基化附着到膜上。有趣的是，阻止 PEX19 法尼基化的突变诱导 UBXD8 错误地定位于过氧化物酶体，这表明这种翻译后修饰赋予了脂滴和过氧化物酶体之间的定点特异性。除了 UBXD8 之外，其他 I 类脂滴蛋白是否也遵循同样的路线进入 ER 膜，这一点还有待确定。然而，这些发现进一步强调了脂滴和过氧化物酶体的生物生成之间的共同步骤。尽管 I 类蛋白膜联结的特征已被证实，但它们并不能解释这些蛋白在脂滴表面的富集。事实上，许多含发夹的蛋白质主要定位在内质网中，而在脂滴中似乎并不是特别多。因此，含发夹的蛋白质在 ER 和脂滴之间的分配是如何被调节的还不清楚。有可能一些含发夹的蛋白需要通过额外的相互作用而得以保留在 ER 中（图 2a）。与这种可能性相一致的是，已经证明 UBXD8 库保留在 ER 需要它与 UBAC2 的相互作用，UBAC2 是一种驻 ER 的多源膜蛋白。同样，GPAT4 膜发夹靶向脂滴的效率比全长蛋白高得多，这表明该蛋白的额外结构域有助于其在 ER 中的部分保留。这些案例说明了 ER 保留机制如何为含发夹的蛋白质靶向脂滴表面提供了一个重要的调节层。然而，对于大多数 I 类脂滴蛋白来说，这些调节机制仍然是难以捉摸的。另一种专门在脂滴表面富集发夹蛋白的机制是通过选择性地降解其 ER 储存池。对酵母和哺乳动物细胞的研究表明，这种机制至少对 I 类蛋白的一个子集起作用。在这两种类型的细胞中，I 类蛋白的 ER 降解涉及 ER 相关蛋白降解（ERAD）的成分（图 2a）。虽然 ERAD 的底物是错误折叠的蛋白质，但一些折叠的蛋白质也会被 ERAD 降解。一旦被选中，ERAD 底物就会被泛素化，从膜上提取出来，送到细胞膜蛋白酶体上降解。值得注意的是，膜发夹触发了 I 类蛋白的 ERAD 依赖性降解。酵母以及哺乳动物细胞  中，ERAD 依赖性的 I 类蛋白降解被触发。当在 ER 双层中时，某些膜发夹可能呈现构象不稳定，从而触发它们被 ERAD 识别。相比之下，在脂滴单层磷脂中，它们被隔离开来，远离 ERAD 成分，也许这使得他们处于一个更有利的环境中，从而避免了降解。尽管这些例子可以提供一个框架来理解含发夹的蛋白质在 ER 和脂滴之间的分配是如何被调节的，但对这些过程的完整的机制理解仍然是不够的。

9 第二类脂滴蛋白

直接从细胞膜被招募到脂滴表面的蛋白质属于第二类（图 2b）。对于这些蛋白，已经描述了多种与脂滴结合的模式，如直接与另一个脂滴蛋白结合或通过一个脂质锚与脂质单层相互作用而靶向脂滴。然而，大多数 II 类蛋白通过两性α螺旋与脂滴结合。这些修饰的特点是将疏水和极性残基分离到螺旋的相对两侧，并被认为是与存在磷脂包装缺陷的膜相结合，这使螺旋的疏水面在膜的平面上得以存在（图 2b）。由于膜发夹不是 I 类脂滴蛋白所独有的，两性螺旋也不是 II 类脂滴蛋白所独有的，其也存在于广泛分布于各种细胞内膜上的蛋白质中。此外，脂滴蛋白的两性螺旋似乎在各种参数上呈现出高度多样化，如氨基酸组成或长度。因此，一直很难确定其特定靶向脂滴的决定因素。最近的分子动力学模拟表明，磷脂单层特别容易表现出包装缺陷，特别是在高表面张力下。与双分子层相比，单层的表面特性很容易被来自脂滴核心的中性脂质相互交织而改变，从而导致出现更大和更持久的包装缺陷。这些缺陷似乎成为了含有大型疏水氨基酸的两性螺旋的最佳结合点，如 II 类蛋白 CCTα的结合点。然而，对 Plin 蛋白家族成员 PLIN4 的研究表明，其他机制也可能赋予 II 类蛋白在脂滴结合中的特异性。Plin 蛋白通过数量不等的 11 个氨基酸重复序列与脂滴结合，这些重复序列在细胞膜中是无序的，但在脂滴表面折叠成一个两性螺旋 。在 PLIN4 的例子中，两性螺旋明显较长，由大约 950 个氨基酸组成，一旦折叠，将达到约 140 纳米。然而，与 CCTα相比，PLIN4 的两亲螺旋缺乏笨重的疏水残基。此外，两性螺旋的极性面有一个不对称的电荷分布，有利于螺旋间的横向相互作用，而牺牲了与单层磷脂的相互作用。这些特征加在一起，使 PLIN4 能够直接与中性脂质结合，并通过取代磷脂单层来覆盖脂滴表面的部分区域 。

原文链接：

Dynamics and functions of lipid droplets | Nature Reviews Molecular Cell Biology