Seipin localizes at endoplasmic-reticulum-mitochondria contact sites to control mitochondrial calcium import and metabolism in adipocytes

Deficiency of the endoplasmic reticulum (ER) protein seipin results in generalized lipodystrophy by incompletely understood mechanisms. Here, we report mitochondrial abnormalities in seipin-deficient patient cells. A subset of seipin is enriched at ER-mitochondria contact sites (MAMs) in human and mouse cells and localizes in the vicinity of calcium regulators SERCA2, IP3R, and VDAC. Seipin association with MAM calcium regulators is stimulated by fasting-like stimuli, while seipin association with lipid droplets is promoted by lipid loading. Acute seipin removal does not alter ER calcium stores but leads to defective mitochondrial calcium import accompanied by a widespread reduction in Krebs cycle metabolites and ATP levels. In mice, inducible seipin deletion leads to mitochondrial dysfunctions preceding the development of metabolic complications. Together, these data suggest that seipin controls mitochondrial energy metabolism by regulating mitochondrial calcium influx at MAMs. In seipin-deficient adipose tissue, reduced ATP production compromises adipocyte properties, contributing to lipodystrophy pathogenesis.Peer reviewe

Study of the seipin functions in mature adipocyte : roles in calcium homeostasis, mitochondrial activity and lipid profil

La lipodystrophie congénitale de Berardinelli-Seip (BSCL) est une pathologie caractérisée principalement par une perte quasitotale de tissu adipeux, associée à des troubles métaboliques importants. La moitié des cas diagnostiqués est due à la mutation du gène BSCL2, codant la seipine, protéine dont les fonctions sont encore mal connues. Dans ce travail, nous mettons en évidence que les cellules de patients BSCL2 présentent des anomalies mitochondriales. Des analyses in vitro nous ont permis de localiser la seipine dans les zones du réticulum endoplasmique (RE) associées aux mitochondries (appelées MAMs), en interaction avec des protéines de la régulation calcique comme SERCA2, IP3R et VDAC. La présence de la seipine dans cette région du RE est favorisée par le jeûne, alors qu’elle est en contact de la gouttelette lipidique pendant un chargement en lipides. L’absence de la seipine in vitro induit une altération du calcium mitochondrial ainsi que de la production des métabolites du cycle de Krebs et de l’ATP. Chez les souris, la délétion adipospécifique de la seipine (iATSKO) entraine des complications métaboliques en plus de la dysfonction mitochondriale. Par ailleurs, le nombre de MAMs est fortement réduit, même pendant le jeûne, suggérant le développement d’une inflexibilité métabolique. La fraction des mictochondries et MAMs du tissu adipeux des iATSKO présente aussi une modification de la composition en lipides, caractérisée notamment par une diminution du ratio des phospholipides, suggérant une altération de la fluidité membranaire. Ces résultats suggèrent ainsi que la seipine contrôle le métabolisme calcique et mitochondrial via sa présence dans les MAMs, dont les propriétés sont finement régulées dans l’adipocyte matureBerardinelli-Seip congenital lipodystrophy (BSCL) is a disease characterized by an almost total loss of adipose tissue, associated with metabolic complications. In 50% of the cases, BSCL is due to the mutation of the BSCL2 gene, encoding seipin, a protein whose functions are still poorly understood. In this work, we have shown that BSCL2 patient cells display mitochondrial abnormalities. In vitro studies allowed us to localize seipin in areas of the endoplasmic reticulum (ER) associated with the mitochondrias (called MAMs), in interactions with calcium regulation proteins such as SERCA2, IP3R et VDAC. Seipin is enriched at the MAMs during fasting, while seipin location at ERlipid droplet contact sites is promoted by lipid loading. The absence of seipin in vitro induces an alteration of mitochondrial calcium as well as the production of Krebs cycle metabolites and ATP. In mice, the adipo-specific deletion of seipin (iATSKO) causes metabolic complications associated with mitochondrial dysfunctions. Furthermore, the number of MAMs is strongly reduced, even during fasting, suggesting the development of metabolic inflexibility. The mitochondria and MAMs fraction of the adipose tissue of iATSKO also exhibits a modification of the lipid composition, characterized in particular by a decrease in the ratio of phospholipids, suggesting an alteration in membrane fluidity. These results suggest that seipin controls calcium and mitochondrial metabolism via its presence in MAMs, and the properties of which are finely regulated in the mature adipocyt