A new topology of ACBP from Moniliophthora perniciosa

Acyl-CoA binding protein (ACBP) is a housekeeping protein and is an essential protein in human cell lines and in Trypanosoma brucei. The ACBP of Moniliophthora perniciosa is composed of 104 amino acids and is possibly a non-classic isoform exclusively from Basidiomycetes. The M. perniciosa acbp gene was cloned, and the protein was expressed and purified. Acyl-CoA ester binding was analyzed by isoelectric focusing, native gel electrophoresis and isothermal titration calorimetry. Our results suggest an increasing affinity of ACBP for longer acyl-CoA esters, such as myristoyl-CoA to arachidoyl-CoA, and best fit modeling indicates two binding sites. ACBP undergoes a shift from a monomeric to a dimeric state, as shown by dynamic light scattering, fluorescence anisotropy and native gel electrophoresis in the absence and presence of the ligand. The protein`s structure was determined at 1.6 angstrom resolution and revealed a new topology for ACBP, containing five a-helices instead of four. alpha-helices 1, 2, 3 and 4 adopted a bundled arrangement that is unique from the previously determined four-helix folds of ACBP, while alpha-helices 1, 2, 4 and 5 formed a classical four-helix bundle. A MES molecule was found in the CoA binding site, suggesting that the CoA site could be a target for small compound screening. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Caractérisation et régulation du métabolisme des acides gras dans l’hypothalamus

Un déséquilibre de la balance énergétique constitue la principale cause du développement des pathologies métaboliques telles que l’obésité et le diabète de type 2. Au sein du cerveau, l’hypothalamus joue un rôle primordial dans le contrôle de la prise alimentaire et du métabolisme périphérique via le système nerveux autonome. Ce contrôle, repose sur l’existence de différentes populations neuronales au sein de l’hypothalamus médio-basal (MBH), neurones à neuropeptide Y (NPY)/Agouti-related peptide (AgRP), et neurones a proopiomelanocortine (POMC), dont l’activité est directement modulée par les variations des taux circulants des nutriments tels que le glucose et les acides gras (FA). Alors que les mécanismes de détection et le métabolisme intracellulaire du glucose ont été largement étudiés, l’implication du métabolisme intracellulaire des FA dans leurs effets centraux, est très peu comprise. De plus, on ignore si le glucose, module le métabolisme intracellulaire des acides gras à longue chaine (LCFA) dans le MBH. Le but de notre première étude est, de déterminer l'impact du glucose sur le métabolisme des LCFA, le rôle de l’AMP-activated protein kinase (AMPK), kinase détectrice du statut énergétique cellulaire, et d'établir s’il y a des changements dans le métabolisme des LCFA en fonction de leur structure, du type cellulaire et de la région cérébrale. Nos résultats montrent que le glucose inhibe l'oxydation du palmitate via l’AMPK dans les neurones et les astrocytes primaires hypothalamiques, in vitro, ainsi que dans les explants du MBH, ex vivo, mais pas dans les astrocytes et les explants corticaux. De plus, le glucose augmente l'estérification du palmitate et non de l’oléate dans les neurones et les explants du MBH, mais pas dans les astrocytes hypothalamiques. Ces résultats décrivent le devenir métabolique de différents LCFA dans le MBH, ainsi que, la régulation AMPK - dépendante de leur métabolisme par le glucose dans les astrocytes et les neurones, et démontrent pour la première fois que le métabolisme du glucose et des LCFA est couplé spécifiquement dans les noyaux du MBH, dont le rôle est critique pour le contrôle de l'équilibre énergétique. Le deuxième volet de cette thèse s’est intéressé à déterminer les mécanismes intracellulaires impliqués dans le rôle de la protéine de liaison ACBP dans le métabolisme central des FA. Nous avons démontré que le métabolisme de l’oléate et non celui du palmitate est dépendant de la protéine ACBP, dans les astrocytes hypothalamiques ainsi que dans les explants du MBH. Ainsi, nos résultats démontrent qu’ACBP, protéine identifiée originellement au niveau central, comme un modulateur allostérique des récepteurs GABA, agit comme un régulateur du métabolisme intracellulaire des FA. Ces résultats ouvrent de nouvelles pistes de recherche liées à la régulation du métabolisme des acides gras au niveau central, ainsi que, la nouvelle fonction de la protéine ACBP dans la régulation du métabolisme des FA au niveau du système nerveux central. Ceci aiderait à identifier des cibles moléculaires pouvant contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques de pathologies telles que l’obésité et le diabète de type 2.

Depletion of Acyl-Coenzyme A-Binding Protein Affects Sphingolipid Synthesis and Causes Vesicle Accumulation and Membrane Defects in Saccharomyces cerevisiae

Deletion of the yeast gene ACB1 encoding Acb1p, the yeast homologue of the acyl-CoA-binding protein (ACBP), resulted in a slower growing phenotype that adapted into a faster growing phenotype with a frequency >1:105. A conditional knockout strain (Y700pGAL1-ACB1) with the ACB1 gene under control of the GAL1 promoter exhibited an altered acyl-CoA profile with a threefold increase in the relative content of C18:0-CoA, without affecting total acyl-CoA level as previously reported for an adapted acb1Δ strain. Depletion of Acb1p did not affect the general phospholipid pattern, the rate of phospholipid synthesis, or the turnover of individual phospholipid classes, indicating that Acb1p is not required for general glycerolipid synthesis. In contrast, cells depleted for Acb1p showed a dramatically reduced content of C26:0 in total fatty acids and the sphingolipid synthesis was reduced by 50–70%. The reduced incorporation of [3H]myo-inositol into sphingolipids was due to a reduced incorporation into inositol-phosphoceramide and mannose-inositol-phosphoceramide only, a pattern that is characteristic for cells with aberrant endoplasmic reticulum to Golgi transport. The plasma membrane of the Acb1p-depleted strain contained increased levels of inositol-phosphoceramide and mannose-inositol-phosphoceramide and lysophospholipids. Acb1p-depleted cells accumulated 50- to 60-nm vesicles and autophagocytotic like bodies and showed strongly perturbed plasma membrane structures. The present results strongly suggest that Acb1p plays an important role in fatty acid elongation and membrane assembly and organization.