清华李蓬院士等Nature｜全新内质网脂质稳态范式

摘要脂质合成、储存与转运的协同调控对细胞与机体稳态至关重要。血浆脂质调控失衡是心血管代谢疾病首要风险因素。内质网ER是脂质合成与分泌核心细胞器肝脏、肠道等代谢活跃细胞中该功能尤为突出。脂质转运脂蛋白前体在内质网腔合成中性脂质、磷脂均需跨内质网膜转运至腔内载脂蛋白BAPOB该分子机制尚不清晰。本研究证实内质网蛋白CLCC1通过调控磷脂跨双层膜分布参与细胞脂质分配进而维持全身脂质稳态。CLCC1可与磷脂翻转酶TMEM41B形成复合物识别不对称内质网膜并促进磷脂翻转支撑脂蛋白生成与大量脂质转运。敲除CLCC1或TMEM41B后细胞会生成由失衡内质网膜包裹的巨型脂滴geLD并加速代谢相关脂肪性肝炎MASH进展。本研究表明内质网磷脂翻转是维持膜动态平衡的必需过程。自噬分解、病毒感染等多种生物学过程均依赖跨膜磷脂分布平衡本发现可为脂质生成与内质网稳态相关调控通路提供全新研究方向。guo.qpku.edu.cnxulilulutsinghua.edu.cnli-pengmail.tsinghua.edu.cnxiaowei_chenpku.edu.cn#CLCC1 #TMEM41B #磷脂翻转酶 #内质网膜双层平衡 #脂质稳态 #极低密度脂蛋白 #代谢相关脂肪性肝炎 #巨型内质网包裹脂滴 #geLD #脂质转运 #脂质分泌结果TMEM41缺失诱导内质网包裹巨型脂滴geLD形成图1 CLCC1与TMEM41B协同调控脂质分泌、诱导geLD形成(a) 野生型WT、肝脏特异性Tmem41b敲除Tmem41b-LKO小鼠肝脏透射电镜TEM图像箭头指示内质网标尺200 nm(b) 高压冷冻HPF野生型、Tmem41b敲除肝脏冷冻电子断层扫描cryo-ET三维重构图。左为野生型右为敲除样本Mito 线粒体LD 脂滴标尺100 nm右侧为geLD三维渲染模型(c) Tmem41b敲除肝脏内质网包裹ge冷冻电镜断层图下方橙色划线区域电子相对强度曲线(d) 野生型、Tmem41b敲除小鼠肝脏脂滴银染蛋白电泳等量蛋白上样(e) 野生与敲除小鼠脂滴定量蛋白质组红色 内质网富集差异蛋白蓝色 胞质脂滴富集差异蛋白(f,g) 分别采用PLIN2胞质脂滴标志物、CB5内质网标志物免疫荧光区分普通脂滴cLD与geLD对照组、TMEM41B敲除Huh7细胞标尺5 μm(h) CLCC1敲除细胞同样产生CB5包裹的geLD成像设置同(f,g)实验至少包含3次生物学独立重复。CLCC1与TMEM41B互作调控机体脂质分泌图2 CLCC1-TMEM41B复合物调控机体大量脂质输出(a) CLCC1与TMEM41B共纯化考马斯亮蓝染色电泳箭头分别标注CLCC1、TMEM41B(b) 恒河猴肝脏内源性TMEM41B免疫共沉淀验证CLCC1互作(c) CLCC1基因位点与血浆低密度胆固醇关联区域图(d) 关键SNP rs149700491与各类血浆脂质指标关联P值(e) 千人基因组中欧洲、东亚人群该SNP次要等位基因频率(f) CRISPR肝脏急性敲除小鼠构建示意图(g) 不同sgRNA敲除Clcc1后肝脏CLCC1、TMEM41B、APOB蛋白免疫印迹(h) 禁食小鼠血浆甘油3酯定量分组对照、sgRNA1、sgRNA2、sgRNA2 回补CLCC1(i) 血浆凝胶过滤色谱各组分甘油3酯曲线VLDL/LDL/HDL(j) 各组总胆固醇血浆水平(k) 色谱分层胆固醇定量(l) 小鼠血浆载脂蛋白免疫印迹APOB、APOA1、APOE(m) 注射脂蛋白脂酶抑制剂后肝脏 VLDL 分泌时序甘油3酯检测(n) 不同时间点血浆 APOB 免疫印迹样本2小鼠混合(o) VLDL颗粒负染透射电镜标尺 200 nm数据为均值±标准误查采用非配对双尾t检验。CLCC1寡聚化依赖识别弯曲失衡内质网膜图3 CLCC1介导磷脂双层失衡与磷脂翻转酶耦合(a,b) AlphaFold3预测人CLCC1单体、16聚体结构蓝至红为N端至C端左单体拓扑上6聚俯视、下侧视(c) 野生、Tmem41b敲除、Clcc1敲除肝脏及geLD膜蓝天然电泳检测CLCC1寡聚体(d) 对照、TMEM41B敲除细胞CLCC1免疫荧光LipidTox标记脂滴(e) CLCC1招募TMEM41B至失衡膜工作模型(f) CLCC1完整/缺失N端结构域细胞转Flag-TMEM41B荧光共定位(g) geLD周边TMEM41B荧光富集定量小提琴图(h) 4组细胞内质网胞质侧磷脂酰胆碱荧光强度(i) h图荧光定量统计(j) 体外磷脂翻转实验纯脂质体、低/高浓度TMEM41、CLCC1-TMEM41复合物荧光淬灭曲线FI(t)/FI(0)为荧光比值标尺5 μm数据均值±标准误差双尾t检验。CLCC1与TMEM41B协同维持肝脏组织稳态抵抗MASH病变图4 CLCC1保护肝脏内质网结构抑制代谢相关脂肪性肝炎(a) 4组小鼠肝脏大体与病理染色油红O、HE、马松3色、F4/80标尺1 cm大体、100 μm切片(b) 各组肝重占体重百分比统计(c) 4组肝脏漂浮实拍图(d) 肝脏甘油3酯定量(e) 血浆谷丙转氨酶ALT水平(f) 野生、Clcc1敲除小鼠内质网、高尔基体透射电镜标尺 200 nm(h) Clcc1、Tmem41b、Surf4单/双敲除小鼠肝脏病理切片对比统计采用非配对t检验均值±标准误差。CLCC1缺失细胞补充荧光验证图5 CLCC1缺失细胞内APOE与CLCC荧光互补成像(a) 单独转染GFP11-CLCC1、APOE-GFP1-10的TMEM41B敲除细胞无荧光信号标尺5 μm。(b) 野生型Huh7细胞共表达CLCC-GFP11与APOE-GFP1-10脂滴周边出现互补荧光分合并通道、CLCC1、PLIN2、脂滴荧光通道。(c) 油酸处理后CLCC1与CB5在内质网包裹脂滴共定位多通道分层成像。(d) 油酸诱导CLCC1与APOE富集于巨型脂滴表面。(e) 普通饮食、高脂饲喂小鼠肝脏CLCC1、TMEM41B蛋白免疫印迹。(f) 图(e)蛋白条带定量统计采用非配对t检验。(g) ob/ob肥胖小鼠对照组、CLCC1过表达组肝脏总胆固醇定量。(h) ob/ob小鼠血浆AST水平统计。(i) ob/ob小鼠肝脏APOB、TMEM41B、FASN、LIPIN1、MTP蛋白免疫印迹。全部实验均至少3次生物学独立重复。详细总结思维导图关键定义区分电镜形态证据TEM/冷冻电镜断层cryo-ET蛋白标志物区分ge/cLD体外磷脂翻转实验脂质体重构细胞内磷脂翻转检测炔胆碱代谢标记参考Nature. 2026 Apr;652(8109):471-480. doi: 10.1038/s41586-026-10161-y.CLCC1 governs ER bilayer equilibration to maintain lipid homeostasis注AI辅助创作如有不当欢迎指出。内容仅供参考不构成任何建议。