脂代谢影响线粒体稳态的分子机制及其在非酒精性脂肪肝病发生过程中的重要作用

Mitophagy play an essential role in fatty acid oxidation, phospholipids synthesis lipid metabolism. Mitochondria are dynamic organelles undergoing constant fusion and fission, mitochondrial biogenesis and degradation to maintain their homeostasis. Dysfunction of mitochondrial homeostasis closely related with many metabolic syndromes. Until now, if fat acid metabolism affects mitochondrial homeostasis, and dysfunction of mitochondrial homeostasis lead to the occurrence of nonalcoholic fatty liver disease mechanism is still unclear. We found that the palmitic acid PA promotes mitophagy receptors FUNDC1 ubiquitin degradation mediated mitochondrial homeostasis in unpunished data. In this study, we will focus on how fat acid metabolism affect mitochondrial homeostasis and mitochondrial function, especially in lipid metabolism how involve in mitophagy, the interaction of mitochondria with endoplasmic reticulum by MAM. We also will take system biology and molecular cell biology approaches to understand the molecular details of PA induced non-alcoholic fatty liver diseases models from FUDNC1 KO or overexpression mice. Our project will reveal the intrinsic links of mitochondrial homeostasis with MAMs in PA induced hepatic diseases.

线粒体参与脂肪酸的β氧化和甘油磷脂、鞘磷脂等磷脂的合成，在脂代谢中发挥关键作用。线粒体稳态是指线粒体分裂和融合，线粒体自噬和线粒体生物发生的平衡。线粒体稳态异常与很多代谢综合征的发生密切相关。但脂肪代谢如何影响线粒体稳态，以及线粒体稳态异常如何导致非酒精性脂肪肝病的发生的机制尚不清楚。我们前期的研究发现，棕榈酸PA促进线粒体自噬的受体蛋白FUNDC1的泛素化降解进而影响线粒体稳态。本申请计划深入分析脂肪代谢影响线粒体稳态和线粒体功能的分子机制，特别是脂代谢影响线粒体自噬及线粒体与内质网互作（MAM）的分子细节，通过用不同水平棕榈酸的高脂饲料喂养FUNDC1敲除小鼠和转基因小鼠，探讨线粒体稳态参与非酒精性脂肪肝病发生、发展中的作用。

摄入过多的饱和脂肪酸（Saturated fatty acids, SFA），特别是棕榈酸（Palmitic acid, PA），被认为是导致NAFLD发生发展的重要原因。NAFLD普遍存在肝细胞线粒体功能异常，并且其发生发展过程中常伴有炎症的发生。有报道认为，PA会导致线粒体功能障碍，并诱发炎症。但PA如何影响线粒体功能并激活炎症，进而促进NAFLD的发生发展的分子机制尚不明确。.1.发现棕榈酸PA促进FUNDC1的降解来影响线粒体稳态，并揭示了PA调控FUNDC1降解的具体分子机制。用不同类型的脂肪酸处理细胞时，发现棕榈酸PA能够导致线粒体自噬受体FUNDC1的蛋白水平下调，同时发现该下调为泛素化途径的降解。进一步分子机制研究发现棕榈酸PA通过抑制去乙酰化酶HDAC3对FUNDC1的识别导致FUNDC1的乙酰化修饰增加，而乙酰化修饰的FUNDC1更容易被MARCH5识别从而被降解，进而调节线粒体的形态与结构及生理功能。对脂代谢进行分析发现PA主要通过CDP-DAG途径来介导FUNDC1的稳定性。.2.建立了高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝病的小鼠模型，并构建了FUNDC1敲除和转基因的小鼠，在小鼠水平上去研究FUNDC1介导的线粒体自噬在非酒精性脂肪肝病中的作用。.3.在细胞水平用不同的游离脂肪酸处理细胞，并进行脂质组分析，以探究具体介导FUNDC1稳定性的脂质分子。分别用BSA、PA、OA和PA+OA处理HepG2细胞，进行全细胞的脂质组质谱分析，发现主要是lyso PI参与到FUNDC1的稳定性调控，并进一步探明具体的分子机制。