Oxysterol binding protein homologues : Novel functions in intracellular transport and adipogenesis

Lipids, as the major components of cell membranes, are multi-functional molecules that also critically contribute to signal transduction, transcriptional regulation and membrane trafficking. The voice from single lipid molecule mixes together to create a balancing symphony or chorus called lipid homeostasis. Disturbances in the molecular song by lipids trigger profound physiological responses, which are reflected as metabolic disorders, such as obesity, metabolic syndrome, and atherosclerosis. Hence, it is important to understand the semiotics of this molecular language. Lipid homeostasis is context-dependent and regulated coordinately by a variety of lipids per se andproteins. Oxysterol binding protein (OSBP) and its homologues (ORPs) are implicated to regulate lipid homeostasis, sterol transfer and cell signaling. In this thesis, two ORPs, ORP11 and ORP7 have been extensively studied. ORP11 is abundant in human ovary, testis, kidney, liver, stomach, brain and adipose tissue and resides at the Golgi-Late endosome interface. ORP11 forms a dimer with its close homologue, ORP9, the interaction occuring in the region of aa154-292 in ORP11 and 98-372 in ORP9, which maintains the subcellular distribution of ORP11. ORP7 interacts with GATE-16 and might be involved in autophagosome biogenesis. Excess ORP7 induces recruitment of GATE-16 from Golgi to autophagosomes. ORP7 thereby regulates the proteosome-dependent degradation of Golgi v-SNARE protein, GS28, another binding partner of GATE-16. 25-hydroxycholesterol, a ligand of ORP7, modifies GS28 protein stability, an effect which is influenced by ORP7. Being the largest endocrine organ in human body, adipose tissue is the primary place to store fat. However, there is no study to compare expression patterns of ORPs in white adipose depots and adipose cells. In this thesis, we showed that human subcutaneous and visceral adipose depots as well as Simpson-Golabi-Behmel syndrome (SGBS) adipocytes sharesimilar ORP expression patterns, indicating that the mRNA signals of ORPs in adipose tissues predominantly originate from adipocytes. During adipogenesis, ORP2, ORP3, ORP4, ORP7 and ORP8 mRNA levels were downregulated, whereas ORP11 was upregulated. Silencing of ORP11 resulted in a decreased expression of adiponectin and aP2, while overexpression of ORP8 down-regulated the aP2 mRNA. Interestingly, silencing of ORP11 and overexpression of ORP8 significantly impaired triglyceride storage in the adipocytes. Taken together, the work in this thesis identifies protein binding partners of ORPs and indicates their potential roles in protein distribution and stability, intracellular trafficking, sterol sensing, and the adipocyte phenotype.Lipider, som viktiga komponenter i cellmembran, är multifunktionella molekyler som också kritiskt bidrar till signaltransduktion, transkriptionsreglering och membran människohandel. Rösten från enstaka lipidmolekyl blandar tillsammans för att skapa en "balanserande symfoni eller kör" kallas lipid homeostas. Störningar i "molekylär låten" av lipider utlöser djupgående fysiologiska reaktioner, som återspeglas i metabola sjukdomar, såsom fetma, metabola syndromet och åderförkalkning. Därför är det viktigt att förstå semiotik av denna molekylära språket. Lipid homeostas är kontext-beroende och regleras koordinerat av en mängd lipider per se andproteins. Oxysterol protein (OSBP) och dess homologer (ORPs) är inblandade för att reglera kroppens lipidbalans, sterol överföring och cellsignalering. I denna avhandling har två ORPs, ORP11 och ORP7 studerats utförligt. ORP11 är rikligt förekommande i mänsklig äggstock, testikel, njure, lever, mage, hjärna och fettvävnad och bor på Golgi-Sen endosom gränssnitt. ORP11 bildar en dimer med dess nära homolog, ORP9, interaktionen inträffar i regionen aa154-292 i ORP11 och 98-372 i ORP9, som upprätthåller subcellulära distribution av ORP11. ORP7 interagerar med GATE-16 och kan vara inblandade i autophagosome biogenes. Överskott ORP7 inducerar rekryteringen av GATE-16 från Golgi till autophagosomes. ORP7 reglerar därmed proteosom-beroende nedbrytning av Golgi v-SNARE protein, GS28, en annan bindningspartner GATE-16. 25-hydroxikolesterol, en ligand av ORP7, modifierar GS28 proteinstabilitet, en effekt som påverkas av ORP7. Är den största endokrina organ i människokroppen, är fettvävnad det primära platsen för att lagra fett. Det finns dock ingen studie för att jämföra uttryck mönster av ORPs i vita adipose depåer och celler adipösa. I denna avhandling visade vi att människans subkutan och visceral depåer adipösa samt Simpson-Golabi-Behmel syndrom (SGBS) adipocyter sharesimilar ORP uttryck mönster, vilket indikerar att mRNA signaler ORPs i fettvävnad huvudsakligen kommer från adipocyter. Under adipogenes var ORP2, ORP3, ORP4, ORP7 och ORP8 mRNA-nivåer nedreglerade, medan ORP11 uppreglerades. Tysta ORP11 resulterade i minskat uttryck av adiponectin och AP2, medan överuttryck av ORP8 nedregleras den aP2 mRNA. Intressant, tysta ORP11 och överuttryck av ORP8 signifikant nedsatt triglycerid lagring i adipocyter. Sammantaget identifierar verket i denna avhandling proteinbindande partner ORPs och visar deras potentiella roll i protein distribution och stabilitet, intracellulär människohandel, avkänning sterol och fettceller fenotyp