A high-resolution 13C NMR approach for profiling fatty acid unsaturation in lipid extracts and in live Caenorhabditis elegans

Autores
Hernández Cravero, Bruno; Prez, Gastón Matías; Lombardo, Veronica Andrea; Guastaferri, Florencia Viviana; Delprato, Carla Beatriz; Altabe, Silvia Graciela; de Mendoza, Diego; Binolfi, Andrés
Año de publicación
2024
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Unsaturated fatty acids (UFA) play a crucial role in central cellular processes in animals, including membrane function, development, and disease. Disruptions in UFA homeostasis can contribute to the onset of metabolic, cardiovascular, and neurodegenerative disorders. Consequently, there is a high demand for analytical techniques to study lipid compositions in live cells and multicellular organisms. Conventional analysis of UFA compositions in cells, tissues and organisms involves solvent extraction procedures coupled with analytical techniques such as gas chromatography,mass spectrometry (MS) and/or nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. As a non-destructive and non-targeted technique, NMR spectroscopy is uniquely capable of characterizing the chemical profiling of living cells and multicellular organisms. Here we use NMR spectroscopy to analyze C. elegans, enabling the determination of their lipid compositions and fatty acid unsaturation levels both in cell-free lipid extracts and in vivo. The NMR spectra of lipid extracts from wild-type and fat-3 mutant C. elegans strains revealed notable differences due to the absence of Δ-6 fatty acid desaturase activity, including the lack of arachidonic and eicosapentaenoic acyl chains. Uniform 13C-isotope labeling and high-resolution 2D solution-state NMR of live worms confirmed these findings, indicating that the signals originated from fast-tumbling lipid molecules within lipid droplets. Overall, this strategy permits the analysis of lipid storage in intact worms and has enough resolution and sensitivity to identify differences between wild type and mutant animals with impaired fatty acid desaturation. Our results establish methodological benchmarks for future investigations of fatty acid regulation in live C. elegans using NMR.
Fil: Hernández Cravero, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Prez, Gastón Matías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Lombardo, Veronica Andrea. Universidad Nacional de Rosario. Centro de Estudios Interdisciplinarios; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Guastaferri, Florencia Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Delprato, Carla Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Altabe, Silvia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas.; Argentina
Fil: de Mendoza, Diego. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas.; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Binolfi, Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Materia
Lipids
Lipid droplets
C. elegans
solution state NMR spectroscopy
in-cell NMR
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
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Institución
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Conventional analysis of UFA compositions in cells, tissues and organisms involves solvent extraction procedures coupled with analytical techniques such as gas chromatography,mass spectrometry (MS) and/or nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. As a non-destructive and non-targeted technique, NMR spectroscopy is uniquely capable of characterizing the chemical profiling of living cells and multicellular organisms. Here we use NMR spectroscopy to analyze C. elegans, enabling the determination of their lipid compositions and fatty acid unsaturation levels both in cell-free lipid extracts and in vivo. The NMR spectra of lipid extracts from wild-type and fat-3 mutant C. elegans strains revealed notable differences due to the absence of Δ-6 fatty acid desaturase activity, including the lack of arachidonic and eicosapentaenoic acyl chains. 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