ABSTRACT Sphingolipids are essential building blocks of eukaryotic membranes and important signalling molecules, tightly regulated in response to environmental and physiological inputs. Mechanism of sphingolipid level perception at the plasma membrane remains unclear. In Saccharomyces cerevisiae , Nce102 protein has been proposed to function as sphingolipid sensor as it changes its plasma membrane distribution in response to sphingolipid biosynthesis inhibition. We show that Nce102 redistributes specifically in regions of increased sphingolipid demand, e.g., membranes of nascent buds. Furthermore, we report that production of Nce102 increases following sphingolipid biosynthesis inhibition and Nce102 is internalized when excess sphingolipid precursors are supplied. This suggests that the total amount of Nce102 in the plasma membrane is a measure of the current need for sphingolipids, whereas its local distribution marks sites of high sphingolipid demand. Physiological role of Nce102 in regulation of sphingolipid synthesis is demonstrated by mass spectrometry analysis showing reduced levels of complex sphingolipids and long-chain bases in nce102 Δ deletion mutant. Nce102 behaves analogously in human fungal pathogen Candida albicans , suggesting a conserved principle of local sphingolipid control across species.

The biosynthesis of yeast phosphatidylglycerol (PG) takes place in the inner mitochondrial membrane. Outside mitochondria, the abundance of PG is low. Here we present evidence that the subcellular distribution of PG is maintained by locally controlled enzymatic activity of the PG-specific phospholipase, Pgc1. We document that the Pgc1 absence leads to spreading of PG over various cellular membranes. Fluorescently labeled Pgc1 protein strongly accumulates at the surface of lipid droplets (LD). We show, however, that LD are not only dispensable for Pgc1-mediated PG degradation, but even host no phospholipase activity of Pgc1. Our in vitro assays document the capability of LD-accumulated Pgc1 to degrade PG upon entry to membranes of the endoplasmic reticulum, mitochondria, and even of artificial phospholipid vesicles. FRAP analysis confirms continuous exchange of GFP-Pgc1 within individual LD in situ, suggesting that a steady-state equilibrium exists between LD and membranes to regulate immediate phospholipase activity of Pgc1. In this model, LD serve as storage place and shelter Pgc1 preventing untimely degradation, while both phospholipase activity and degradation of the enzyme occur in membranes.