钙调蛋白磷酸酶信号途径在牛磺酸调节胆固醇代谢中的作用

Calcineurin is an eukaryotic Ca2+- and calmodulin-dependent serine/threonine protein phosphatase for substrates dephosphorylation. Large number of clinical data indicated long-term use of CaN inhibitors may cause high cholesterol and increased risk of atherosclerosis. Taurine (2-aminoethanesulfonic acid, Tau), rich in seafood, is a conditionally essential amino acid. A number of animal studies and clinical trials provide the evidence that Tau decreases individuals’ serum total cholesterol level and atherosclerosis index, and it is reported that dephosphorylation of related receptors by Tau can prevent the atherosclerosis development. However it is still unknown whether CaN involved in cholesterol metabolism and plays a role in cholesterol-lowering efficacy of Tau. Therefore, by using molecular biology techniques such as gene silencing, the present study focuses on clearing the significance of CaN in cholesterol degradation and reverse transport, and studying CaN signaling pathway in regulating of CYP7A1 by Tau and the expression change of ABCA1 etc. by Tau in cholesterol removal from macrophages. In summary, our study will reveal the molecular mechanism and its target object of CaN signaling pathway in cholesterol lowering effect by Tau, and will provide theory evidence for application of Tau in food industry.

钙调蛋白磷酸酶（CaN）是已知唯一的Ca2+/钙调素依赖型丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，可对底物脱磷酸化。大量临床资料显示，长期使用CaN抑制剂会引起高胆固醇血症和增加患动脉粥样硬化的风险。而动物实验和临床试验表明，富含于海产品中的牛磺酸（Tau）有降胆固醇和抗动脉粥样硬化作用。有报道表明Tau可使相关受体脱磷酸化而阻止动脉粥样硬化发展，这一作用是否与CaN有关？CaN是否参与Tau调节胆固醇代谢，国内外尚无报道。因此，本项目将在细胞水平，利用基因沉默等分子生物学技术，探索Tau促进胆固醇降解和胆固醇逆转运中CaN的作用，研究CaN信号通路对Tau调控胆固醇降解关键酶CYP7A1、对Tau调控巨噬细胞输出胆固醇中ABCA1等关键因子的影响及其分子基础，以期从分子营养视角揭示CaN信号途径在Tau调节胆固醇代谢中的分子机制及作用靶点，为Tau在食品领域的应用提供理论依据。

钙调蛋白磷酸酶（CaN）是已知唯一的Ca2+/钙调素依赖型丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，它由61kDa的催化亚基（CnA）和19kDa的调节亚基（CnB）以异二聚体的形式组成，可对底物脱磷酸化。大量临床资料显示，长期使用CaN抑制剂会引起高胆固醇血症和增加患动脉粥样硬化的风险。而动物实验和临床试验表明，富含于海产品中的牛磺酸（Tau）有降低胆固醇和抗动脉粥样硬化的作用。有研究显示Tau可以使相关受体脱磷酸化而发挥抗动脉粥样硬化作用，这一作用是否与CaN有关？CaN是否参与了Tau调节胆固醇代谢，国内外尚无报道。因此，本项目主要开展了关于牛磺酸在离体培养的肝细胞和巨噬细胞水平降低细胞内胆固醇作用与CaN的相关性研究，我们发现，肝细胞和巨噬细胞胆固醇代谢均与CaN相关，而且CaN参与了牛磺酸促进肝细胞内胆固醇向胆汁酸的生物转化，也参与了牛磺酸促进巨噬细胞胆固醇输出的过程。.敲除肝细胞CaN和抑制巨噬细胞CaN均可致细胞内胆固醇增加，而高胆固醇肝细胞内CaN显著增加，因此CaN参与了肝细胞和巨噬细胞胆固醇代谢。牛磺酸促进肝细胞内胆固醇向胆汁酸生物转化，通过抑制非FXR依赖负反馈途径中关键分子MEK1/2、JNK、p-c-Jun等而打破了细胞内胆固醇/胆汁酸生物平衡，抑制SHP-1，从而促进转化限速酶CYP7A1表达。在这一过程中，牛磺酸抑制MEK1/2依赖于CaN，对SHP-1的抑制部分依赖CaN，对p-c-Jun抑制与CaN无关。牛磺酸促进巨噬细胞内胆固醇输出主要通过增加ABCA1表达而与SR-B1无关，这一过程伴随着磷酸激酶MEK1/2表达下降和磷酸酶CaN表达上升，其中ABCA1的表达增加与CaN无关，而抑制MEK1/2则与CaN相关。本研究从分子营养视角揭示CaN参与了牛磺酸调节胆固醇代谢的多个环节，是牛磺酸作用的新靶点，这将为牛磺酸在食品领域的应用提供一定理论基础。