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2025 国自然必读:脂滴-线粒体互作前沿剖析与全流程技术攻略

生物学霸  · 公众号  · 生物  · 2025-06-15 17:18

正文

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1. 脂滴与线粒体共定位成像(Co-localization Imaging)

利用共聚焦显微镜结合脂滴染料(例如 BODIPY)和线粒体染料(例如 MitoTracker),可实现脂滴与线粒体在细胞内空间位置的可视化和共定位分析。通过计算共定位系数评估二者互作紧密度,揭示功能性关联。

2. 高分辨率电子显微镜(Transmission Electron Microscopy, TEM)

通过 TEM 技术可以观察脂滴与线粒体的超微结构及其接触界面,揭示互作形态特征。定量分析接触面积和膜结构变化,有助于解析脂滴-线粒体互作在不同生理病理状态下的动态变化。

3. 脂滴-线粒体接触蛋白检测(Proximity Ligation Assay, PLA)

利用 PLA 技术检测脂滴相关蛋白(例如 PLINs)与线粒体蛋白(例如 Mfn2)之间的近距离互作。通过荧光信号的出现与分布,定量评估蛋白水平的物理互作,反映脂滴-线粒体功能联系。

4. 脂滴大小与数量分析(Lipid Droplet Morphology Analysis)

通过 BODIPY 染色结合高内涵成像(HCS)系统定量分析脂滴大小、数量及分布。指标变化反映脂滴动态调控能力,与线粒体代谢状态密切相关。

5. 质谱分析(Mass Spectrometry)

质谱分析技术可以识别脂滴和线粒体相互作用的分子标记物,分析脂肪酸的种类及其在细胞中的分布。通过这种技术,可以精确了解脂滴中的脂质成分,包括脂肪酸成分、脂质类型、脂肪酸氧化产物的变化。

6. 线粒体呼吸功能测定(Seahorse XF Analyzer)

使用 Seahorse 代谢分析仪测量细胞的氧气消耗率(OCR)和糖酵解率(ECAR)。可量化脂滴供能后线粒体呼吸活性变化,反映互作对能量代谢的影响。

7. 活性氧水平检测(ROS Detection Assay)

利用 DHE 或 MitoSOX 等荧光探针检测细胞或线粒体内 ROS 水平。评估脂滴-线粒体互作对氧化应激状态的调控,揭示互作失衡是否加剧氧化损伤。

8. 活细胞成像技术(Live-cell Imaging)

利用 MitoTracker 和 BODIPY 等荧光探针,实时监测脂滴与线粒体的动态变化及互作过程。评估脂滴-线粒体互作在细胞内的时空分布特征,揭示互作动态失衡与脂质代谢紊乱的关联机制。


三、【结果分析】脂滴与线粒体互作的实验结果怎么看?

下面我们来举 2 个例子带大家一键理解脂滴与线粒体互作的实验结果。

1. 以 Huh7 细胞为研究对象,予以或不予以处理葡萄糖剥夺(40 分钟),利用免疫共沉淀(Co-IP)技术,使用抗 PLIN2 和抗 CPT1A 的特异性抗体进行免疫沉淀。此外,使用 mCherry 标记 PLIN2(脂滴标志物)和 GFP 标记 CPT1A(线粒体标志物),并通过通过共聚焦显微镜观察脂滴与线粒体的共定位。为进一步探究 CPT1A 对两者互作的影响,利用 shRNA 敲低 CPT1A 表达,利用免疫荧光技术进行脂滴和线粒体的共定位分析(PMID:38773347,《Natural metabolism》,中科院 1 区,IF = 19.2)。


(1)数据点解析

①葡萄糖剥夺增强 PLIN2 与 CPT1A 的结合:在 Huh7 细胞中,通过免疫共沉淀(Co-IP)实验检测发现,葡萄糖剥夺处理后,脂滴标志蛋白 PLIN2 与线粒体外膜蛋白 CPT1A 的结合显著增强,而 PLIN3 与 CPT1A 的结合未见明显变化(图 a)。

②葡萄糖剥夺促进脂滴与线粒体的共定位:利用共聚焦活细胞成像技术观察到,葡萄糖剥夺处理后,脂滴(PLIN2 标记)与线粒体(CPT1A 标记)之间的共定位比例随处理时间延长(10, 20, 40 分钟)逐渐增加,脂滴-线粒体互作显著增强(图 b)

③敲低 CPT1A 抑制脂滴-线粒体互作的形成:通过 shRNA 干扰敲低 CPT1A 表达后,葡萄糖剥夺条件下脂滴(LiveDrop 标记)与线粒体(MitoTracker 标记)的共定位明显减少,脂滴与线粒体之间的接触显著受阻(图 c)。


(2)分析结论







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