脂联素多聚化在抗衰老中的作用机制的研究

Adiponectin (ADPN) is an adipocyte-derived hormone and exists in multimeric form, but its high molecular weight (HMW) multimer has been considered to play a major role in increasing insulin sensitivity and regulating energy metabolism. We hypothesize that the HMW form of adiponectin, by improving metabolic homeostasis, plays a key role in suppressing or postponing metabolic dysfunction and aging-associated diseases, leading to enhanced healthy lifespan. To test this hypothesis, we have obtained a transgenic mice in which the disulfide bond oxidoreductase A-like protein (DsbA-L) is specifically expressed in adipose tissue. DsbA-L is an adiponectin interactive protein that plays a critical role in regulating adiponectin multimerization and secretion. Fat-specific overexpressing DsbA-L enhanced resistance to high fat diet (HFD)-induced obesity and insulin resistance in mice. On the contrary, DsbA-L adipose specific knockout mice decreased adiponectin protein expression, and easily induced obesity and insulin resistance. In this project we will use two animal models, DsbA-L fat-specific overexpressing transgenic mice and the fat-specific DsbA-L overexpression transgenic mice lacking endogenous adiponectin combined with in vitro cell model to study the role and underlying mechanism of the adiponectin multimerization (HMW) in regulating energy metabolism, reducing aging associated diseases and promoting longevity.

脂联素是一种由脂肪细胞分泌的重要激素，以多聚体形式存在，而其高分子量构型的脂联素已被证实在增加胰岛素敏感性及调节能量代谢中起主要作用。我们推测脂联素的多聚化改善代谢平衡，从而抑制及推迟各种代谢紊乱及衰老相关疾病的发生，在增加健康寿命中起了重要作用。为了验证这一科学假说，我们已获得二硫键氧化还原酶A样蛋白(DsbA-L)脂肪组织特异性过表达的转基因小鼠。DsbA-L为脂联素相互作用蛋白，在调节脂联素分泌和多聚化过程中起重要作用。脂肪过表达DsbA-L能增强小鼠的抗高脂肪饮食诱导的肥胖和胰岛素抵抗。而小鼠DsbA-L脂肪特异性敲除降低了脂联素表达，并易于诱导肥胖和胰岛素抵抗 。本项目将利用两种动物模型即脂肪组织特异过表达DsbA-L的转基因小鼠和缺乏内源性脂联素的DsbA-L脂肪组织特异过表达小鼠，并结合细胞模型研究脂联素多聚化在调控能量代谢, 减少衰老相关疾病的发生及促进小鼠长寿的分子机制。

本课题主要是利用动物模型结合结合细胞模型从下几个方面对DsbA-L和脂联素在调控能量代谢平衡和延缓衰老相关疾病发生，促进长寿的分子机理进行研究和探索。 得到了一系列新的重要发现，为阐明能量代谢调控在延缓老龄化相关疾病发生和衰老进程的新机制提供了重要数据。首先，我们发现DsbA-L是一个受到乙酰化翻译后修饰的蛋白。对乙酰化的位点进行的确定。并且发现其乙酰化水平受到Sirt1和 Sirt3去乙酰化酶的调控。（2）DSBA-L 与PGC1α的相互作用并且DSBA-L的乙酰化参与调节他们之间的相互作用。因此，DSBA-L通过与PGC1α的相互作用而调控PGC1α在能量代谢中的重要作用。（3）DSBA-L与TFAM相互作用而参与调节线粒体功能。TFAM (mitochondrial transcription factor A,TFAM)是一种线粒体转录因子，参与线粒体DNA转录激活和调节线粒体DNA拷贝数的重要因子，因此我们发现DSBA-L通过与TFAM相互作用而调控线粒体DNA转录激活和调节线粒体DNA拷贝数。（4）DSBA-L的乙酰化修饰影响肝细胞，脂肪细胞的内质网和线粒体应激响应(UPR：Unfolded Protein Response)。5. 小鼠脂肪特异性过表达DSBA-L或敲除脂联素通过调控能量代谢相关的线粒体基因，糖代谢和脂肪代谢等基因以及衰老特征基因来参与组织器官或细胞的衰老进程。6. 脂肪特异性过表达DSBA-L 的小鼠的寿命延长。因此 我们的研究探索了DSBA-L和脂联素是如何参与调控脂肪和能量代谢，以及调控内质网抵抗应激损伤和维护线粒体能量代谢的平衡。这些特征的变化是与疾病和衰老紧密相联系的。我们的工作将有助理解它们是怎样影响细胞的衰老和组织器官的功能衰退以及生物体衰老的机制。