脂滴与线粒体相互作用对脂质代谢及胰岛素信号的影响

人类代谢疾病如心血管病，糖尿病，高血压等都与脂肪代谢以及中性脂在非脂肪细胞脂滴中贮存有密切关系。中性脂的贮存是由合成,分解,及运送来调控的.中性脂在细胞中的运送不但是一个基本的细胞生物学问题，同时还与脂肪贮存和代谢疾病相关。基于前人及我们小组自己的研究，我们认为细胞中中性脂的运送主要由脂滴的运动及脂滴与其它细胞器相互作用来完成的。为了验证这一假说，我们将用内源性双分子荧光互补分析系统筛选脂滴与线粒体的结合蛋白，再用激光共聚焦三维重构及纯化细胞器的体外重组实验方法，进一步揭示调控脂滴与线粒体相互作用的分子机理，从而探索这种相互作用对肌肉细胞的脂质代谢及胰岛素信号的影响，推动细胞中脂质运送分子机理的基础研究。同时，为揭示Ⅱ型糖尿病的发病机理与开发相应治疗药物及手段提供理论基础。

脂滴是细胞内中性脂贮存的场所，越来越多的研究表明脂滴通过与线粒体相互作用，在脂代谢和维持能量平衡中发挥着重要作用。然而，这种相互作用在细胞中的功能及分子机制并不明确。本课题通过电镜技术，荧光成像技术及重组测定，发现无论是in vivo还是in vitro，脂滴与线粒体之间总是在空间上彼此相互作用。进一步利用双分子荧光互补检测（Bimolecular Fluorescence Complementation Assay，BiFC Assay）方法，我们在酵母中筛选了可能调控脂滴和线粒体及脂滴和过氧化物酶体相互作用的蛋白，发现了151对蛋白会产生BiFC信号，提示这151对蛋白极有可能存在着相互作用，其中，Erg6及Pet10这两个蛋白出现在了75%的这种相互作用信号中。此外，与脂代谢相关的三对酶也出现在这些相互作用中。综上，我们的数据表明，脂滴与线粒体及溶酶体之间存在着空间上的相互作用，这种相互作用暗示脂滴在酵母中可能积极参与了脂代谢的过程。.此外，大量数据表明，骨骼肌中脂滴的增多与胰岛素阻抗和2型糖尿病密切相关。因此，对骨骼肌脂滴蛋白组学的研究可能为二者之间关系的阐明提供线索。本课题成功纯化了小鼠骨骼肌的脂滴，并通过质谱学的方法鉴定出324个脂滴相关蛋白。在这些蛋白中，除了脂代谢和膜转运相关的蛋白，还包括大量的线粒体蛋白。进而，通过荧光成像技术和电镜技术，我们发现骨骼肌中脂滴和线粒体在空间上密切靠近。此外，本课题还首次发现，高密度脂蛋白HDL的主要载脂蛋白apolipoprotein A-I （apo A-I），定位在骨骼肌脂滴上。进一步，我们发现apo A-I在骨骼肌细胞中内源性表达。本课题对骨骼肌脂滴的蛋白组成的研究，以及apo A-I在脂滴上的发现，可能为2型糖尿病的研究提供线索。.在胰岛素抵抗的分子机制方面，研究了骨骼肌棕榈酸导致胰岛素抵抗的分子机制，发现在骨骼肌中，油酸能够抑制棕榈酸所引起的脂分布异常、内质网应激以及胰岛素阻抗；同时发现了骨骼肌细胞中，这一过程中能够被棕榈酸/油酸调控的microRNA。