2022年12月7日，《Nature》在线发表了加州大学和复旦大学代谢院等单位相关人员的研究工作，题目为“CLSTN3β enforces adipocyte
multilocularity to facilitate lipid utilization”，揭示脂肪组织选择性表达的Clstn3β通过抑制CIDE蛋白功能增强脂肪细胞多房性脂滴表型，以促进脂质利用。
我们特邀本文作者复旦大学代谢与整合生物学研究院吴博士对其研究内容做介绍。
研究背景
人体内存在两种主要类型的脂肪细胞，即白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞。白色脂肪细胞形态为单房性脂肪细胞，常呈白色，90%的细胞体积被一颗大的脂滴占据，只有很少的线粒体，会分泌抵抗素、脂联素以及瘦素，主要作用为储存能量。棕色脂肪细胞属于多泡脂肪细胞，含大量小而分散的脂滴，线粒体大而丰富。棕色脂肪组织代谢率非常高，主要作用是产生热量，用于寒冷环境下体温的维持。有研究表示，激活棕色脂肪产热可能是一项治疗肥胖的新方案。然而产热脂肪细胞形成多房性的机制尚不清楚。
脂肪细胞的多房脂肪性被认为是产热的标志，这一形态特征也用于区分棕色/米色脂肪和单房的储能用白色脂肪细胞。有假设提出在多房脂肪细胞中，可以通过增加脂滴（LDs， lipid Droplets）表面积-体积比来提高甘油三酯（TAG）的利用效率。在主要的脂质储存细胞中，脂滴的扩张受细胞死亡诱导DFFA样效应（CIDE）蛋白调控，CIDE蛋白是LD相关蛋白，定位于脂滴-脂滴接触位点处，介导脂滴之间脂质交换过程，促进小脂滴融合形成大脂滴。CIDE缺失小鼠脂肪组织表现为小脂滴累积。白色脂肪细胞表达大量CIDEC;棕色/米色脂肪细胞具有丰富的CIDEA/C。鉴于CIDE在白色和棕色/米色脂肪细胞中的高表达的不同结果，产热脂肪细胞中可能存在其他机制以细胞特异性的方式改变CIDE功能。
我们发现 Calsyntenin-3β (CLSTN3β) 为多房脂滴表型的关键决定因素，并与产热脂肪细胞的有效脂质利用相关。CLSTN3β定位于内质网-脂滴（ER-LD）接触位点，它通过阻断CIDE介导的LD融合来限制LD增大。CLSTN3β表达缺失导致棕色脂肪组织（BAT）LD形态异常和产热受损，而过表达CLSTN3β会促进多房性和脂肪酸氧化。这些发现揭示了脂肪细胞如何增强多房性脂滴表型，从而最大化LD表面积、促进脂质利用和产热。
其中研究中的荧光共定位实验和FARP（光漂白再恢复实验）是在Nikon 共聚焦A1 HD25下采集完成的，证明了Clstn3β与CIDE存在互作，并且抑制CIDE蛋白介导的脂滴融合过程，详细内容如下。
共聚焦显微镜影像结果显示Clstn3β与CIDE存在共定位。
图1 转染的CLSTN3β（绿色荧光）和CIDEA（红色荧光）在HeLa细胞（经油酸处理）中显示共定位。
FRAP检测Clstn3β是否影响CIDE蛋白介导的脂滴间脂质交换。
我们结合Nikon活细胞超分辨多模式显微成像系统，基于FRAP方法检测Clstn3β是否影响CIDE蛋白介导的脂滴间脂质交换。用所示质粒（CIDEA-GFP或CIDEA-GFP+Clstn3β）转染的3T3-L1前脂肪细胞与200 μM油酸（OA）和1 μg
ml-1 bodipy 558/568 C12脂肪酸(指示脂滴)一起孵育16小时，并在FRAP实验前1小时换成新鲜培养基。使用×100油浸物镜在共焦显微镜(A1 HD25，Nikon)下观察活细胞。具有清晰GFP信号的成对LD的其中一侧脂滴被光漂白。至少70%的LD总面积在20%的激光功率(561nm 固态激光器)下光褪色1秒，随后以3秒的间隔进行延时扫描。相同的光漂白过程重复三次。同时测量LD核心区域内的平均荧光强度。结果显示，相对于CIDEA单独表达，同时过表达CIDEA和Clstn3β组中成对脂滴之间的脂质交换率显著下降。
图2. e. 箭头指示561激光器光漂白脂滴。f. 黑色曲线为非光漂白脂滴荧光强度变化，红色曲线为光漂白脂滴荧光强度变化。g. 脂滴交换速率。
FRAP检测Clstn3β是否影响CIDE蛋白在脂滴-脂滴接触位点的定位。
我们使用Nikon活细胞超分辨多模式显微成像系统，基于FRAP方法检测Clstn3β是否影响CIDE蛋白在脂滴-脂滴接触位点的定位。用所示质粒（CIDEC-GFP或CIDEC-GFP+Clstn3β）转染的3T3-L1前脂肪细胞与200 μM 油酸（OA）孵育16小时，并在FRAP实验前1小时换成新鲜培养基。使用×100油浸物镜在共焦显微镜(A1 HD25，Nikon)下观察活细胞。对定位于脂滴-脂滴接触位点处的CIDEC-GFP信号被光漂白。20%的激光功率(488nm 固态激光器)下光褪色1秒，随后以2秒的间隔进行延时扫描100 秒。同时测量脂滴-脂滴接触位点处的CIDEC-GFP信号平均荧光强度。结果显示，两组别中CIDEC-GFP在脂滴-脂滴接触位点处的光漂白再恢复速率并无差别。
d图. 箭头指示488激光器光漂白CIDEC蛋白。e图. 488激光器光漂白CIDEC蛋白荧光强度变化。
综上所述，本研究证明CLSTN3β定位于ER–LD接触位点，通过阻断CIDE介导的LD融合来限制LD扩张。过表达和缺失CLSTN3β 的研究表明，CLSTN3β是脂肪细胞和组织中加强多房LD表型的必要和充分条件。
产品信息
现Nikon共聚焦全新升级为AX/ AX R，可搭配NSPARC 检测器实现高速、高分辨率成像，见详细信息AX/AXR, AX NSPARC.
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