无需分离细胞器，新技术可定量解析亚细胞脂质合成与运输途径

中国科学院上海有机化学研究所研究员朱正江团队、陈以昀团队合作，开发了亚细胞定位邻近标记脂质组学技术，首次系统性定量解析了多种脂质合成通路与运输途径对细胞器脂质组成贡献，为深入探索亚细胞层次的脂质代谢规律及相关疾病机制提供了技术支撑。相关研究8月6日发表于《自然-化学》。

作为生命活动的核心物质之一，脂质既是细胞膜的基本组成成分，提供疏水隔离环境与跨膜蛋白嵌入基质，又广泛参与信号转导及能量储存等生理过程。细胞内不同亚细胞结构通过独特的脂质组成，精准支持特定生化反应与功能需求。脂质在细胞器间的有序转运，更是维持细胞结构稳定、能量代谢平衡及信号调控的核心环节。如何在生理状态下对亚细胞脂质的分布特征、转运路径及代谢规律进行精准测量，已成为当前生命科学领域亟待突破的重要课题。

研究团队依据脂质化学结构特点，设计并合成了适用于脂质邻近标记的小分子探针，并以具有细胞器特异性定位的小分子荧光染料为光催化剂，在可见光照射下激活并催化标记探针，得到光催化标记脂质。

研究团队结合高分辨质谱驱动的脂质组学分析，开发了邻近标记脂质组学技术，无需分离细胞器即可实现亚细胞定位脂质组的精准分析。利用此技术，研究团队在线粒体、细胞核与溶酶体中分别鉴定出60-80种脂质。生化实验结果证实，该技术具有较高的亚细胞定位特异性，可用于在生理条件下解析亚细胞脂质空间分布。

进一步地，研究团队将亚细胞邻近标记脂质组学技术与稳定同位素示踪标记技术结合，发展出“邻近标记+¹³C-同位素”双标记策略，系统定量表征了脂质分子从内质网到线粒体、溶酶体、细胞核等亚细胞器的转运规律，并首次定量分析了各种脂质合成途径和运输途径对特定细胞器脂质组成的贡献比例。

研究结果表明，线粒体中磷脂酰乙醇胺（PE）类脂质主要来源于磷脂酰丝氨酸脱羧酶（PSD）合成途径，而细胞核与溶酶体中PE脂质主要来源于肯尼迪途径（CDP-Etn）。值得注意的是，线粒体中CDP-Etn合成途径偏向贡献含C18:1脂肪酰基链的PE类脂质，PSD合成途径则相反。该方法同时揭示了脂质转运蛋白VPS13A和PDZD8在维持内质网与线粒体间脂质转运中的关键作用，还发现mTOR激活可特异性提高溶酶体中胆固醇、PE类脂质和磷脂酰丝氨酸（PS）类脂质的含量，而不影响整个细胞内脂质含量。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-025-01886-w