Expression, purification and re-evaluation of the role of CGI-58 protein in lipids metabolism

Triglycerides (TG) hydrolysis in adipose tissue is initialized by the action of the adipose TG lipase (ATGL) and its cofactor, the CGI-58 protein. Mutations in the gene coding the CGI-58 or ATGL proteins are the cause of the syndrome of Chanarin-Dorfman and of neutral lipids storage disease, respectively. CGI-58 protein belongs to the a/ß-hydrolase family, harboring the catalytic triad Ser-Asp/Glu-His, characteristic of carboxylester hydrolases, as well as the HX4D motif, characteristic of acyltransferase activity. Nowadays, the role and the enzymatic activity of the CGI-58 protein, in mammalians and plants, are not quite clear. In order to better understand the function of CGI-58 protein in lipid metabolism, we developed a new strategy using a new set of plasmids that enabled us, with the use of pET28b(+) plasmid, to express and purify the CGI-58 protein of mice and plants as well as the murine ATGL. These proteins were expressed in different E. coli strains, to test in vitro their activity. In addition, we have set up, using the generated plasmids and different E. coli strains, a system that allowed us to test the in vivo acyltransferase activity (LPAAT and/or LPGAT) of the CGI-58 proteins expressed in E. coli. Using these techniques, we demonstrated in vivo and in vitro that both mice and plant CGI-58 proteins, are neither able to catalyze a LPAAT or a LPGAT reaction, and that the plant CGI-58 protein is devoid of TG lipase or phospholipase activity. However we have shown, by analyzing lipid extracts, by thin layer chromatography and by mass spectrometry of different E. coli strains expressing the CGI-58 protein, that the expression of the plant CGI-58 protein, but not the mice one, results in a decrease of phosphatidylglycerol (PG) content in the different strains tested. However the mutation of the serine or histidine residue of the putative catalytic triad restores the wild-typephenotype. These results allowed us to propose that plant CGI-58 protein is involved in the metabolism of PG
L’hydrolyse des triglycérides (TG) du tissu adipeux est initialisée par l’action de l’adipocyte TG lipase (ATGL), activée par son cofacteur la protéine CGI-58. Des mutations du gène codant les protéines CGI-58 ou ATGL sont respectivement à l’origine du syndrome de Chanarin-Dorfmann et de maladies de stockagede lipides neutres. La protéine CGI-58 appartient à la famille des a/ß-hydrolases, elle en possède la triade catalytique Ser-Asp/Glu-His caractéristique des carboxylester hydrolases, ainsi que le motif HX4D, caractéristique d’une activité acyltransférase. A ce jour, le rôle de la protéine CGI-58, chez les mammifères ou chez les plantes, n’est pas totalement éclairci, de même que son activité enzymatique. Dans le but de mieux comprendre le rôle de cette protéine CGI-58 dans le métabolisme lipidique, nous avons développé une nouvelle stratégie, en générant notamment de nouveaux plasmides qui nous ont permis d’exprimer et de purifier la protéine CGI-58 de souris et de plantes, ainsi que l’ATGL murine, dans différents souches d’E. coli, pour tester l’activité in vitro de ces protéines. De plus, nous avons mis en place, en utilisant ces plasmides générés et différentes souches E. coli, un système qui nous a permis de tester in vivo, dans E. coli, l’activité acyltransférase (LPAAT et/ou LPGAT) de la protéine CGI-58. En utilisant ces différentes techniques, nous avons pu montrer, aussi bien in vivo qu’in vitro, que la protéine CGI-58 de plante, ainsique celle de mammifère, ne possède ni activité LPAAT ni activité LPGAT, et que la protéine CGI-58 de plante est dépourvue d’activité TG lipase ou phospholipase. Cependant, nous avons montré, en analysant, par chromatographie sur couche mince et par spectrométrie de masse, des extraits lipidiques des différentes souches d’E. coli exprimant la protéine CGI-58, que l’expression de la protéine de plante, et non celle de mammifère, aboutit à une diminution du taux de phosphatidylglycérol (PG) dans les différentes souchestestées, et a contrario nous avons montré que la mutation de la sérine, ainsi que la mutation de l’histidine de la triade catalytique potentielle, restaure le phénotype sauvage. Ces résultats nous ont permis de proposer que la protéine CGI-58 de plante est impliquée dans le métabolisme du PG