利用基于化学修饰的脂质组学技术对双磷脂在小鼠衰老过程中变化及作用机理的研究

Bis(monoacylglycero)phosphate (BMP) is located specifically in lysosomes. Its special structural confirmation enables to resist most lipidase enzymes. BMP is regulated in various diseases related to lysosomal disorders. Changes of lysosomes in senescent tissues have been applied as biomarkers of aging. We also found that BMP was significantly increased in brain tissues of senescent mice compared to the young ones in our preliminary study. Therefore, it can be proposed that BMP has potential biological function during aging process. However, due to the limit of detection techniques, the investigation of BMP function is processed retardedly. By far, the biosynthesis and metabolism pathway of BMP remains unclear. Although we have evidence that BMP is elevated in senescent brain tissues, the question of how and why BMP changes in animal organs during aging process is never touched worldwide. In this project, we focus on the regulation of BMP as well as other phospholipids during aging process in various mice organs using mass spectrometry analysis on the basis of chemical labeling. Meanwhile, we will further develop the new chemical labeled lipidomics to investigate the biosynthesis and metabolism pathway of BMP with assist of stable isotope labeling.

双磷脂在溶酶体中特异性存在并能够抵抗大部分脂水解酶的降解作用，它和很多溶酶体失调相关疾病有着密切的关系。溶酶体膜损伤是生物体衰老的标志之一，我们前期研究发现双磷脂在衰老小鼠脑组织中含量明显高于年轻小鼠。因此，双磷脂在机体衰老过程中存在着潜在的生理功能。然而由于检测手段的限制，人们对于双磷脂的研究非常有限。迄今为止，双磷脂的合成途径并不明确，而人们对其下游的代谢途径更是一无所知。虽然我们发现双磷脂在动物衰老脑组织中明显升高，但是大家对于双磷脂在整个动物体衰老过程中到底怎样变化又有怎样的作用却从来没有过研究，这在国内更是空白领域。在本课题中,我们将使用化学修饰结合质谱的独特方法研究双磷脂和其他脂类在小鼠衰老过程各器官中的调控变化，并进一步发展化学修饰的脂质组学分析方法结合同位素标记对双磷脂的合成及代谢途径进行研究。

磷脂和中性脂和人体或者动物体的器官衰老有很密切的关系。为了能够深入研究脂类在衰老或者疾病中的作用，获取动物模型中各器官脂类含量的基础数据有重要的作用。双磷脂在溶酶体中的特异性存在预示着该脂类和生物体衰老过程有着密切的关系。然而，这类分子与膜脂主要成分-甘油磷脂是是同分异构体，因此我们很难区分双磷脂与甘油磷脂。本项目中建立了甲基化结合高分辨质谱仪的方式，利用自建数据库可以完成双磷脂和甘油磷脂的高通量分析工作。同时，本项目还建立了基于甲基化和高分辨质谱的磷脂酸和心磷脂的分析方法，提高了脂类的检测灵敏度。我们利用建立的液质联用方法完成了CD1小鼠、NMRI小鼠和Wister大鼠中14种器官共378个样品中磷脂和甘油酯的定量分析，并在下一步工作中致力于将这些基础数据进行共享。本项目还针对小鼠衰老模型和早老素(PSEN)基因敲除小鼠分析了磷脂的变化。本项目中建立的方法可以用于分析细胞、人体血液样本、人体组织样本中磷脂尤其是双磷脂的定量分析。其方法已经在蛋白质研究技术中心代谢与脂质组学平台应用于多个课题组相关的脂质研究。本项目中获取到的啮齿类动物器官中各脂类的含量与衰老过程中的变化可以为相关研究提供有效的基础数据。