脂滴（LD）是无处不在的细胞器，作为中性脂质（主要是三酰基甘油和甾醇酯）的细胞内储存室。LD在脂质代谢和脂肪酸（FA）合成中起着重要作用，并调节能量稳态和细胞生长的许多方面。从结构上讲，LD由一个中性脂质核心组成，其周围是充当膜的磷脂单层。最近的研究表明，LD功能是由许多蛋白质协调的，这些蛋白质通过接收外部信号和调节LD内部代谢、与其他细胞器的接触和货物交换来充当看门人。这些蛋白质通过包埋或粘附与磷脂单层形成稳定的结合，对于控制LD膜动力学至关重要。尽管LD膜动力学被认为至关重要，并受到细胞类型、环境条件和代谢状态等因素的影响，但就特定的调控机制和生物功能而言，对LD膜动力学的理解仍然很差。这主要是由于缺乏可用于LD膜重点研究的分子工具。
荧光分子探针是标记亚细胞细胞器和结构（包括LD）的广泛使用的工具。目前，文献中已经描述了数十种（如果不是数百种）靶向小分子LD的荧光分子探针，并成功地用于揭示LD的生物物理学、细胞生物学、代谢和生理学。该工具包最近值得注意的补充包括极性探针、粘度探针和LD HClO/ClO-微环境响应探针。然而，所有这些目前可用的工具都是为了可视化中性脂质核心，而不是LD膜，因此限制了对这种独特的亚细胞膜结构及其功能和动力学的理解。此外，尽管荧光标记的LD相关蛋白已被用于研究LD膜上的过程，但这些策略需要使用基因操作、过表达和细胞固定。这可能会限制研究结果的生理相关性，并在细胞固定要求的背景下，阻止活细胞成像。
选择性标记LD膜的化学策略示意图（图源自Nature Communications ）
为了克服这些局限性，研究提出了一种三管齐下的化学标记策略，可以选择性地标记LD膜。该策略整合了脂质增强反应、微环境激活和LD膜及其周围的静电相互作用。因此，研究设计了一种LD膜（LDM）前探针，根据其物理化学性质将其特异性递送到LD膜附近。研究发现LDM被LD微环境中的HClO/ClO−激活，产生LDM-OH探针。随后观察到LDM-OH通过静电相互作用与LD膜相关蛋白结合，从而选择性地可视化LD膜。通过使用LDM阐明了LD膜在活细胞中的蛋白质积累，证实了LD膜与线粒体接触的动态机制及其蛋白质积累参数。此外，研究了膜接触处的蛋白质积累参数，这种关系与单位面积的膜蛋白质有关。总之，LDM克服了当前LD膜标记技术的局限性，并能够在生理条件下实时研究LD膜动力学。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-53667-7
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