Einfluss verschiedener Lipidstoffwechselwege auf die Entwicklung von Dictyostelium discoideum

In den meisten Organismen spielen Lipid Droplets (LDs) eine positive Rolle beim Überleben einiger Stress-Bedingungen wie Nahrungsmangel. Axenisch wachsende D. discoideum haben keine LDs, sie sind „lean cells“, aber nach der Zugabe von 200 μM Palmitinsäure (PA) zum Kulturmedium synthetisieren die Zellen nach 3 h hunderte von LDs und werden zu „fat cells“. Überraschenderweise sterben die fat cells während der Nahrungsmangel-induzierten Entwicklung ab und bilden daher kaum Sporen. Neben dem Hauptneutrallipid Triacylglycerol (TAG) enthalten die PA-induzierten LDs in D. discoideum auch Monoalkydiacylglycerol (MDG). In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass diese Neutrallipide bis Mitte der Entwicklung deutlich degradiert werden, parallel zu einer erhöhten PA-unabhängigen Sterolester (SE)-Synthese. Es existiert jedoch keine Korrelation zwischen Lipiddegradation und cAMP-Signalisierung bzw. Sporenbildung. Die Effizienz der Sporenbildung von Mutanten mit reduziertem SE bzw. MDG-Gehalt zeigt, dass die Störung der Entwicklung von fat cells hauptsächlich durch TAG beeinflusst wird. Zur Untersuchung des Einflusses von erhöhter TAG-Konzentration wurden so genannte „obese cells“ durch längere Inkubation mit PA (16 h) generiert. Diese Zellen sind, trotz einer erneuten PA-Fütterung für 3 h „obese +PA“ und einem höheren TAG-Gehalt als in fat cells, in der Lage normal zu sporulieren. Basierend auf der Lipidanalyse und RNA-Sequenzierung von lean, fat und obese +PA cells wird vermutet, dass eine Akkumulation von Palmitoyl-CoA, einem TAG-Vorläufermolekül, während der vollbelasteten TAG-Synthese die Eliminierung von fat cells in der Entwicklung verursacht. obese cells hingegen sind darauf eingestellt, diese Akkumulation durch Verteilung auf verschiedenen Stoffwechselwege wie Neutral- und Phospholipidsynthese bzw. β-Oxidation zu reduzieren. In D. discoideum wird die β-Oxidation in den Peroxisomen initiiert und kann durch das Fehlen des einzigen AcaaI-Kandidaten gehemmt werden, nicht aber durch das Deaktivieren des PA-regulierten acox aufgrund einer kompensatorischen Wirkung. Erhöhte Akkumulation von Palmitoyl-CoA in fat cells durch beeinträchtigte β-Oxidation (acaaI-) bzw. durch die Überexpression von FcsA (fcsA+) verschärft tatsächlich den Sporulationsdefekt. Dahingegen weisen die obese fcsA+ und acaaI- im Vergleich zum obese WT einen stärkeren Einbau von Palmitoyl-CoA in TAG auf. Deshalb konnte die Sporenbildung in obese +PA fcsA+, die Palmitoyl-CoA durch β-Oxidation auch abbauen können, vollständig gerettet werden. Aufgrund der blockierten β-Oxidation In den obese +PA acaał konnte die Sporulation nur teilweise wiederhergestellt werden.