How proteins control the biogenesis of cellular lipid droplets (LDs) is poorly understood. Using Drosophila and human cells, we show here that seipin, an ER protein implicated in LD biology, mediates a discrete step in LD formation—the conversion of small, nascent LDs to larger, mature LDs. Seipin forms discrete and dynamic foci in the ER that interact with nascent LDs to enable their growth. In the absence of seipin, numerous small, nascent LDs accumulate near the ER and most often fail to grow. Those that do grow prematurely acquire lipid synthesis enzymes and undergo expansion, eventually leading to the giant LDs characteristic of seipin deficiency. Our studies identify a discrete step of LD formation, namely the conversion of nascent LDs to mature LDs, and define a molecular role for seipin in this process, most likely by acting at ER-LD contact sites to enable lipid transfer to nascent LDs.

SUMMARY Lipid droplets (LDs) are organelles of cellular lipid storage with fundamental roles in energy metabolism and cell membrane homeostasis. There has been an explosion of research into the biology of LDs, in part due to their relevance in diseases of lipid storage, such as atherosclerosis, obesity, type 2 diabetes mellitus, and hepatic steatosis. Consequently, there is an increasing need for a resource that combines large datasets from systematic analyses of LD biology. Here we integrate high-confidence, systematically generated data on studies of LDs in the framework of an online platform named the Lipid Droplet Knowledge Portal . This scalable and interactive portal includes comprehensive datasets, across a variety of cell types, for LD biology, including transcriptional profiles of induced lipid storage, organellar proteomics, genome-wide screen phenotypes, and ties to human genetics. This new resource is a powerful platform that can be utilized to uncover new determinants of lipid storage. HIGHLIGHTS ■ The LD-Portal is a resource combining datasets from systematic analyses in LD biology ■ The LD-Portal allows users to query genetic, proteomic, and phenotypic aspects of LD biology ■ The LD-Portal can be used to discover new facets of lipid storage and LD biology ■ A crucial function of MSRB3 is uncovered in cholesterol ester storage in LDs

SUMMARY Triglycerides (TG) in adipocytes provide the major stores of metabolic energy in the body. Optimal amounts of TG stores are desirable as insufficient capacity to store TG, as in lipodystrophy, or exceeding the capacity for storage, as in obesity, results in metabolic disease. We hypothesized that mice lacking TG storage in adipocytes would result in excess TG storage in cell types other than adipocytes and severe lipotoxicity accompanied by metabolic disease. To test this hypothesis, we selectively deleted both TG-synthesis enzymes, DGAT1 and DGAT2, in adipocytes (ADGAT DKO mice). As expected with depleted energy stores, ADGAT DKO mice did not tolerate fasting well and, with prolonged fasting, entered torpor. However, ADGAT DKO mice were unexpectedly otherwise metabolically healthy and did not accumulate TGs ectopically or develop associated metabolic perturbations, even when fed a high-fat diet. The favorable metabolic phenotype resulted from activation of energy expenditure, in part via BAT activation and beiging of white adipose tissue. Thus, the ADGAT DKO mice provide a fascinating new model to study the coupling of metabolic energy storage to energy expenditure.

Abstract Phosphatidylethanolamine is an abundant component of most cellular membranes whose physical and chemical properties modulate multiple aspects of organelle membrane dynamics. An evolutionarily ancient mechanism for producing phosphatidylethanolamine is to decarboxylate phosphatidylserine and the enzyme catalyzing this reaction, phosphatidylserine decarboxylase, localizes to the inner membrane of the mitochondrion. We characterize a second form of phosphatidylserine decarboxylase, termed PISD-LD, that is generated by alternative splicing of PISD pre-mRNA and localizes to lipid droplets and to mitochondria. Sub-cellular targeting is controlled by a common segment of PISD-LD that is distinct from the catalytic domain and is regulated by nutritional state. Growth conditions that promote neutral lipid storage in lipid droplets favors targeting to lipid droplets, while targeting to mitochondria is favored by conditions that promote consumption of lipid droplets. Depletion of both forms of phosphatidylserine decarboxylase impairs triacylglycerol synthesis when cells are challenged with free fatty acid, indicating a crucial role phosphatidylserine decarboxylase in neutral lipid storage. The results reveal a previously unappreciated role for phosphatidylserine decarboxylase in lipid droplet biogenesis.

Brown adipocytes store metabolic energy as triglycerides (TG) in multilocular lipid droplets (LDs). Fatty acids released from brown adipocyte LDs by lipolysis are thought to activate and fuel UCP1-mediated thermogenesis. Here we test this hypothesis by preventing fatty acid storage in murine brown adipocytes through brown adipose tissue (BAT)-specific deletions of the TG synthesis enzymes, DGAT1 and DGAT2 (BA-DGAT KO). Despite the absence of LDs, BA-DGAT KO mice had functional BAT and maintained euthermia during acute or chronic cold exposure. As apparent adaptations to the lack of TG, brown adipocytes of BA-DGAT KO mice appear to utilize circulating glucose and fatty acids, as well as stored glycogen to fuel thermogenesis. Moreover, BA-DGAT KO mice were resistant to diet-induced glucose intolerance, likely due to increased glucose disposal by BAT. Thus, surprisingly, TGs in BAT are dispensable for its function, in part through adaptations to utilize other fuel sources.