用细胞器选择性Click反应对脂肪酸代谢进行亚细胞分析

分享一篇发表在JACS上的文章，题目为“Subcellular Analysis of Fatty Acid Metabolism Using Organelle-Selective Click Chemistry”，通讯作者是来自京都大学的Hamachi教授和Tamura教授，他们课题组研究方向主要为生物有机化学和生物分子的标记等。

脂肪酸作为细胞的重要能量来源和结构成分，在细胞器膜脂质中的结构多样性赋予了膜独特的生理特性。然而，目前对脂肪酸衍生物在亚细胞水平的丰度特征仍缺乏详细的了解。传统的细胞器分离方法存在出现时间分辨率低、通量有限以及不稳定脂质损失或污染的问题。

本文开发了一种基于代谢掺入叠氮脂肪酸（AFAs）和细胞器选择性点击化学反应的亚细胞水平脂肪酸代谢分析技术。

具体来说，作者首先在活细胞中代谢掺入叠氮修饰的棕榈酸（AzPal）和油酸（AzOle）。这些叠氮脂肪酸能够被细胞摄取并通过β-氧化、链延长、去饱和和酯化等过程转化为各种脂质。使用不同的细胞器靶向点击染料（OCDs）对代谢掺入的叠氮脂肪酸进行快速、无铜的点击反应。以Rhodol-DBCO为例，其由同时实现内质网高尔基体定位以及荧光信号报告的氟代Rhodol以及一个环应变的环辛炔组成。最后，作者可以使用共聚焦显微镜进行成像，或者使用薄层色谱层析（TLC）或LC-MS进行分析。

在验证部分中，作者首先验证了叠氮脂肪酸掺入代谢的可行性，然后使用共聚焦显微镜成像，证明了细胞器靶向点击染料的细胞器选择性。然后作者通过TLC和LC-MS分析了细胞内OCD修饰的脂质的细胞器分布。最后作者还进行了脉冲追踪实验，研究了内质网/高尔基体和线粒体中脂肪酸衍生物的代谢是否存在差异。以TLC分析为例，在活细胞处理组，可以看见几种染料修饰脂质的新的荧光点，而不加叠氮脂肪酸的阴性对照只有几种染料或染料的淬灭荧光点。此外对于在裂解液进行Click的标记模式与活细胞Click标记模式不同，且只有活细胞Click具有细胞器特异性，裂解液的Click标记模式则几乎相同。