线粒体三功能蛋白MTPα的乙酰化在非酒精性脂肪肝发生发展中的作用及其机制研究

More importance has been attached to Non-alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD) owing to its increased morbidity rate. Mitochondrial Trifunctional Protein α (MTPα) catalyzes the second and third steps of fatty acid β-oxidation. MTPα +/- mice display metabolic disorders, such as NAFLD and Insulin Resistance. Acetylation is an important Post-translational Modification (PTM) regulating the function of metabolic enzymes. However, no research on the acetylation of MTPα has been reported. In our previous studies, we found 1) MTPα is modified by acetylation and the acetylation of MTPα increases its protein stability; 2) In the livers of NAFLD individuals, the protein level of MTPα is significantly lower than that in the livers of control individuals, while no significant difference is detected in its mRNA level. Based on these results obtained previously, we will combine the experimental methods of molecular biology, animal models and clinical samples examination, to further investigate the role and mechanism of MTPα acetylation in NAFLD. These studies might deepen our understanding of the molecular mechanism of NAFLD, help to identify new therapeutic target and contribute to making more reasonable schemes to diagnose and treat NAFLD patients.

非酒精性脂肪肝病（NAFLD）因其逐年升高的患病率而日益受到重视。线粒体三功能蛋白α（MTPα）是催化脂肪酸β氧化第二、三步反应的酶。MTPα基因敲除的小鼠出现NAFLD、胰岛素抵抗等代谢异常。乙酰化则是调节代谢酶功能的一种重要的翻译后修饰。然而目前还鲜有关于MTPα乙酰化的研究报道。我们的前期研究发现：1) MTPα存在乙酰化，并且 MTPα的乙酰化可以提高其蛋白稳定性;2) NAFLD的个体（小鼠、人）肝脏中MTPα的蛋白水平显著低于对照的个体，而MTPα的mRNA水平没有显著差异。本项目将基于前期基础，结合分子生物学实验、NAFLD动物模型以及临床NAFLD样本的检测，研究MTPα的乙酰化影响MTPα蛋白稳定性的分子机制，并探寻其在NAFLD发生、发展中的作用。该研究将为NAFLD发病机制的阐明奠定基础，并为人们寻找干预NAFLD的分子靶点，制定更为合理的临床诊疗方案提供新的思路。

非酒精性脂肪肝（NAFLD）的发病率逐年升高，是糖尿病、高血脂、心脑血管疾病等许多疾病的危险因素，日益威胁人们的健康。线粒体三功能蛋白α（MTPα）是催化脂肪酸β氧化第二、三步反应的酶。MTPα基因敲除的小鼠出现NAFLD、胰岛素抵抗等代谢异常。乙酰化则是调节代谢酶功能的一种重要的翻译后修饰。然而目前还鲜有关于MTPα乙酰化及其在NAFLD中作用的研究报道。在本项目经费的支持下，我们深入研究了MTPα的乙酰化及其调控机制在NAFLD发生发展过程中的作用，有如下的发现：1. MTPα在第350，383和406位赖氨酸位点（K350/383/406）上存在乙酰化；2. MTPα的K350/383/406位点同时也是泛素化的位点，因此MTPα的K350/383/406的乙酰化可以拮抗其泛素化和蛋白酶体降解，从而提高MTPα蛋白的稳定性；3. 发现去乙酰化酶Sirt4可以和MTPα相互作用并对MTPα的K350/383/406位点进行去乙酰化；4. 将MTPα的K350/383/406位点突变成精氨酸R或者天冬酰胺Q之后，显著提高了MTPα蛋白的稳定性并促进了肝细胞的脂肪酸氧化和耗能，从而抑制了肝细胞脂质的累积和脂肪肝；5；敲低Sirt4可以抑制NAFLD的发生发展，其表型类似于MTPα的K350/383/406位点被乙酰化的作用；6、过表达Sirt4可以促进NAFLD，并且同时过表达K350/383/406三位点突变的MTPα则可以有效抑制上述作用；7、在发生NAFLD的小鼠和人的肝组织样本中，MTPαK350/383/406的乙酰化显著下降，同时Sirt4的表达水平显著上升。这些研究结果揭示了MTPαK350/383/406位点乙酰化的变化在NAFLD发生发展过程中发挥了重要的作用，为揭示NAFLD发病的分子机理和防治NAFLD提供了新的理论依据和思路。