The lipin protein family in human adipocytes: lipid metabolism and obesity

Abstract

Les lipins són una família conservada evolutivament de fosfatases de fosfatidat (PAP1) dependents de Mg2+, que generen diacilglicerol per a la síntesi de fosfolípids i triacilglicerol. En mamífers, la família consta de lipina-1, lipina-2 i lipina-3. Mentre en ratolins la mutació del gen Lpin1 causa lipodistròfia, les mutacions deletèries en el gen LPIN1 en humans no afecten la distribució del greix. No obstant, persones amb diabetis tipus 2 mostren nivells reduïts de l'expressió de LPIN1 i de l'activitat PAP1. Aquesta tesi estudia el paper de les lipins en el teixit adipós humà, la adipogènesi i la lipòlisi. Descobrim que la expressió de gens i proteïnes lipin és alterada en el teixit adipós de les persones amb diabetis tipus 2. Silenciant cada membre de la família lipin en la línia cel•lular humana de preadipòcits del síndrome Simpson-Golabi-Behmel (SGBS), mostrem que mentre que els tres membres tenen un paper en el primers estadis de l’adipogènesi, els preadipòcits silenciats de lipin es diferencien i acumulen lípids neutres, la qual cosa condueix a la hipòtesi de l'existència de vies alternatives per a la síntesi de triacilglicerol en adipòcits humans quan es reprimeix l'expressió de les lipin. Les lipin participen també en el reciclatge d'àcids grassos alliberats mitjançant la via lipolítica. Després de la inducció de la lipòlisi, les lipines són defosforilades i es desplacen a la membrana del reticle endoplasmàtic, on exerceixen la seva funció enzimàtica. Aquesta activació és induïda pels àcids grassos alliberats i s'inverteix amb la presència d’albúmina o triacsin C. La inducció d’adipòcits silenciats de cada lipina demostra el seu paper en el metabolisme dels lípids neutres. En resum, les lipin semblen no tenir un paper imprescindible en la adipogènesi humana però sí poden comprometre el reciclatge d'àcids grassos, important per a la homeòstasis lipídica.

Las lipinas son una familia de fosfatasas de fosfatidato (PAP1) dependientes de Mg2+ evolutivamente conservadas, que generan diacilglicerol para la síntesis de fosfolípidos y triacilglicerol. En mamíferos, la familia consiste en lipina-1, lipina-2, y lipina-3. Mientras en ratones la mutación del gen Lpin1 causa lipodistrofia, las mutaciones deletéreas en el gen LPIN1 en humanos no afectan a la distribución de grasa. Sin embargo, los individuos con diabetes tipo 2 manifiestan niveles reducidos de expresión de LPIN1 y de actividad PAP1. En esta tesis doctoral se estudia la función de las lipinas en el tejido adiposo humano, la adipogénesis y la lipólisis. Descubrimos que la expresión génica y proteica de las lipinas está alterada en el tejido adiposo de individuos con diabetes tipo 2. La depleción de cada miembro de las lipinas en la línea celular humana de preadipocitos del síndrome Simpson–Golabi–Behmel (SGBS), mostró que, a pesar de que los tres miembros tienen un papel en la adipogénesis temprana, los adipocitos deplecionados de lipinas se diferencian y acumulan lípidos neutros, llevándonos a la hipótesis de la existencia de vías alternativas para la síntesis de triacilglicerol en adipocitos humanos cuando la expresión de las lipinas es reprimida. Las lipinas también intervienen en el reciclaje de los ácidos grasos liberados por la vía lipolítica. Tras la inducción de la lipólisis, las lipinas son defosforiladas y se desplazan a la membrana del retículo endoplásmico, donde ejercen su función. Esta activación es inducida por los ácidos grasos liberados, y revertida con albúmina o triacsin C. La depleción de cada lipina en adipocitos SGBS y posterior inducción de la lipólisis, demuestra su papel en el metabolismo de lípidos neutros. En resumen, las lipinas parecen no tener un papel indispensable en la adipogénesis humana pero sí comprometer el reciclaje de ácidos grasos, importante para la homeostasis lipídica.

Lipins are evolutionarily conserved Mg2+-dependent phosphatidate phosphatases (PAP1) that generate diacylglycerol for phospholipid and triacylglycerol synthesis. In mammals the Lipin family consists of lipin-1, lipin-2 and lipin-3. Whereas mutations in the Lpin1 gene cause lipodystrophy in mouse models, LPIN1 deleterious mutations in humans do not affect fat distribution. However, reduced LPIN1 expression and PAP1 activity have been described in participants with type 2 diabetes. In this doctoral thesis we investigate the roles of all lipin family members in human adipose tissue, adipogenesis and lipolysis. We found that adipose tissue gene and protein expression of the lipin family is altered in type 2 diabetes. Depletion of every lipin family member in a human Simpson–Golabi–Behmel syndrome (SGBS) pre-adipocyte cell line showed that even though all members alter early stages of adipogenesis, lipin-silenced cells differentiate and accumulate neutral lipids, pointing to the hypothesis of alternative pathways for triacylglycerol synthesis under repression of lipin expression. Lipins also have a role in the recycling of the fatty acids released by the lipolytic pathway. They become dephosphorylated upon lipolytic induction, and translocate to their active site, the endoplasmic reticulum membrane. This activation is induced by fatty acids and reversed with albumin or triacsin C. Depletion of every lipin member and subsequently stimulation of lipolysis in SGBS adipocytes revealed a role for lipins in neutral lipid metabolism. Overall, our data support that lipins may not have an indispensable role in adipogenesis, but their depletion compromise fatty acid recycling and lipid homeostasis.