Quantitative imaging of lipid transport in mammalian cells

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Juan M. Iglesias-Artola - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Kristin Böhlig - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Kai Schuhmann - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Katelyn C. Cook - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • H. Mathilda Lennartz - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Milena Schuhmacher - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Autor:in)
  • Pavel Barahtjan - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Autor:in)
  • Cristina Jiménez López - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Radek Šachl - , Czech Academy of Sciences (Autor:in)
  • Vannuruswamy Garikapati - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Karina Pombo-Garcia - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Annett Lohmann - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Petra Riegerová - , Czech Academy of Sciences (Autor:in)
  • Martin Hof - , Czech Academy of Sciences (Autor:in)
  • Björn Drobot - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) (Autor:in)
  • Andrej Shevchenko - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • Alf Honigmann - , Exzellenzcluster PoL: Physik des Lebens, Professur für Biophysik, Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)
  • André Nadler - , Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Autor:in)

Abstract

Eukaryotic cells produce over 1,000 different lipid species that tune organelle membrane properties, control signalling and store energy1,2. How lipid species are selectively sorted between organelles to maintain specific membrane identities is largely unclear, owing to the difficulty of imaging lipid transport in cells3. Here we measured the retrograde transport and metabolism of individual lipid species in mammalian cells using time-resolved fluorescence imaging of bifunctional lipid probes in combination with ultra-high-resolution mass spectrometry and mathematical modelling. Quantification of lipid flux between organelles revealed that directional, non-vesicular lipid transport is responsible for fast, species-selective lipid sorting, in contrast to the slow, unspecific vesicular membrane trafficking. Using genetic perturbations, we found that coupling between energy-dependent lipid flipping and non-vesicular transport is a mechanism for directional lipid transport. Comparison of metabolic conversion and transport rates showed that non-vesicular transport dominates the organelle distribution of lipids, while species-specific phospholipid metabolism controls neutral lipid accumulation. Our results provide the first quantitative map of retrograde lipid flux in cells4. We anticipate that our pipeline for mapping of lipid flux through physical and chemical space in cells will boost our understanding of lipids in cell biology and disease.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)474–482
Seitenumfang9
FachzeitschriftNature
Jahrgang646
Ausgabenummer8084
Frühes Online-Datum20 Aug. 2025
PublikationsstatusVeröffentlicht - 9 Okt. 2025
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

ORCID /0000-0003-0475-3790/work/191041725
PubMed 40836094

Schlagworte

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