ORP2 - A Sterol Sensor Controlling Hepatocellular Bioenergetics and Actin Cytoskeletal Functions

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4381-5
Julkaisun nimi: ORP2 - A Sterol Sensor Controlling Hepatocellular Bioenergetics and Actin Cytoskeletal Functions
Tekijä: Kentala, Henriikka
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta
Biolääketieteellinen tohtoriohjelma
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Kuuluu julkaisusarjaan: Terveyden tutkimuksen tutkijakoulun väitöskirjasarja 47/2018 - URN:ISSN:2342-317X
Tiivistelmä: ABSTRACT OSBP-related proteins (ORPs) are lipid binding and transport proteins expressed ubiquitously in eukaryotic cells. ORPs localize at specific organelle interfaces designated membrane contact sites (MCSs). They possess a characteristic ligand-binding domain with specificity for oxysterols, cholesterol and phospholipids. Some ORPs have the capacity to mediate bi-directional transfer and exchange of two different lipids over MCSs. However, a number of findings suggest that a majority of the ORP family members act as lipid sensors with cell signalling properties rather than actual lipid transporters. ORP2 localizes on the surface of cellular lipid droplets. Earlier finding suggests that ORP2 contributes in triglyceride (TAG) and cholesterol homeostasis but the comprehensive knowledge of the cellular function of ORP2 is deficient. In my thesis I investigated the sterol regulation of the subcellular localization ORP–VAP complexes and the role of ORP2 in cellular physiology by generating a stable ORP2 knock out (KO) cell line in HuH7 hepatocytes. I demonstrated that the subcellular distribution of OSBP–, ORP4L– and ORP2–VAP-A complexes at MCSs are regulated by ORP oxysterol liganding and by the cellular cholesterol status. Moreover, ORP2-KO impaired a diversity of cellular functions. The ORP2-KO affected mRNAs of >2000 genes, including TAG and glucose processing metabolic enzymes, components of several cell signalling processes and actin cytoskeleton regulators. Analysis of ORP2 interaction partners revealed novel connections of ORP2 with PI3K/Akt and RhoA signalling, important regulators of cell metabolic processes and the actin cytoskeleton. Consistently, the ORP2-KO impaired the hepatocellular energy metabolism by inhibiting the synthesis of TAGs and glycogen, and by reducing the rates of glucose uptake and glycolysis, suggesting an extensive contribution of ORP2 to cellular bioenergetics. In addition, I present novel clues of ORP2 function beyond the lipid and energy metabolism. In migrating cells, ORP2 was found to localize to lamellipodial cell surface protrusions, and the ORP2-KO, on the other hand, was found to impair the lamellipodia formation. Moreover, ORP2-KO resulted in an inhibition of cell adhesion, migration and proliferation, important cell physiological processes involving function of the actin cytoskeleton. The results point at a novel function of ORP2 as a lipid-sensing regulator of the actin cytoskeleton, which importantly involves the integration of cellular metabolism with growth, migration and cell signalling.TIIVISTELMÄ Oksisteroleja sitovia proteiineja (OSBP/ORP) ilmentyy kaikkien tutkittujen aitotumallisten organismien kaikissa soluissa, ja ihmisillä näitä proteiineja tunnetaan yhteensä 12 erilaista. ORP-proteiinien solufysiologisia tehtäviä ymmärretään huonosti, mutta niiden tiedetään mm. sitovat erilaisia rasvoja kuten oksisteroleja, kolesterolia ja fosfolipidejä. Lisäksi useiden ORP:ien on havaittu paikantuvan soluissa solun eri kalvojen vuorovaikutuskohtiin, joissa ne siirtävät rasvamolekyylejä eri kalvojen välillä. ORP:ien paikantumisen näihin kalvojen vuorovaikutuskohtiin mahdollistaa sitoutuminen solulimakalvoston VAP-proteiineihin. ORP:ien ei kuitenkaan uskota toimivan soluissa yksinomaan rasvojen kuljettajina, vaan lisäksi niiden on ehdotettu osallistuvan erilaisiin solusignalointiprosesseihin. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli selvittää, miten solujen oksisteroli- ja kolesterolipitoisuuksien vaihtelut vaikuttavat eri ORP:ien paikantumiseen solun kalvojen vuorovaikutuskohdissa yhdessä VAP-proteiinin kanssa. Lisäksi väitöskirjassa keskityttiin ORP2:n solufysiologisen tehtävän kartoittamiseen hyödyntämällä ORP2-poistogeenistä ihmisen HuH7-maksasolulinjaa. Tutkimuksessa havaittiin, että kolme ihmisten 12:sta ORP:sta oli herkkiä tutkituille sterolipitoisuuksien muutoksille. Kyseiset ORP-proteiiniperheen jäsenet olivat OSBP, ORP4L ja ORP2. Lisäksi hyödyntämällä uuden sukupolven sekvensointianalytiikkaa tutkimuksessa osoitettiin ORP2-proteiinin puutoksen vaikuttavan tuhansien geenien ilmentymistasoihin, joihin lukeutuu mm. triglyseridi- ja glukoosiaineenvaihdunnan entsyymejä, useiden solusignalointiprosessien komponentteja sekä aktiinitukirangan säätelytekijöitä. Maksasoluissa ORP2:n puutoksen havaittiin heikentävän aineenvaihdunnan säätelyn kannalta tärkeää PI3K/Akt-signallointia, jonka seurauksena havaittiin vakavia puutoksia poistogeenisten solujen glukoosisaineenvaihdunnassa ja triglyseridien synteesissä. Lisäksi tutkimuksessa osoitettiin ORP2:lla olevan rooli aktiinitukirangan säätelyssä. ORP2:n havaittiin soluissa paikantuvan solun liikehdintää ohjaaviin solukalvon aktiini-rakenteisiin, ja toisaalta ORP2-geenin poisto esti näiden rakenteiden muodostumista. Lisäksi poistogeneesin havaittiin heikentävän solujen liikkumista, tarttumista kasvualustaan sekä jakautumista, mitkä kaikki ovat suoraan kytköksissä aktiinitukirangan toimintaan. Väitöskirjatutkimus osoittaa ORP2-proteiinilla olevan aiempaa oletettua keskeisempi rooli solujen fysiologiassa. Tutkimustulokset viittaavat ORP2-proteiinin merkittävään rooliin aineenvaihdunnallisten reaktioiden ylläpidossa, sekä niiden ja solun jakautumisen välisessä koordinaatiossa. Tämän perusteella ORP2-proteiini vaikuttaa toimivan solujen energia-aineenvaihdunnan ja aktiinitukirangan yhteisenä säätelytekijänä, joka mahdollisesti välittää aineenvaihdunnan signaaleja solun kasvua ja liikettä ohjaaville koneistoille. Tällaisten koneistojen häiriöt myötävaikuttavat tyypillisesti aineenvaihdunnallisten sairauksien ja syöpien syntyyn.
URI: URN:ISBN:978-951-51-4381-5
http://hdl.handle.net/10138/237028
Päiväys: 2018-08-18
Avainsanat:
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
orp2aste.pdf 13.96MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot