肝脏脂蛋白脂肪酶LPL的关键性转录抑制因子的鉴定及其对血脂稳态的调节作用

Abnormal metabolism of blood lipid is the pathophysiological basis of cardiovascular disease. Lipoprotein lipase LPL is the main lipase in the hydrolysis of plasma lipoprotein triglycerides, which plays a key role in the homeostasis of blood lipid. The expression of LPL in adult liver is relatively low,which compared with tissues such as heart, fat and skeletal muscle and its physiological role in liver has been neglected. Our recent study demonstrated that liver LPL also plays an important role in maintaining blood lipid homeostasis, but its transcriptional regulation mechanism remains unclear. Based on the discovery of hypolipidemia，increased plasma TG clearance, the elevated expression of hepatic LPL of the liver specific zinc finger protein ZBTB20 knockout mice, which mice model established by our lab,we propose that ZBTB20 is the key transcription inhibitors of LPL gene expression in liver. Using the liver-specific combined ZBTB20 and LPL knockout mouse model,we will clarify the exact role of the deficiency of ZBTB20 gene leading to elevated liver LPL expression in its hypolipidemic phenotype. To explore the biochemical mechanism of ZBTB20 regulating LPL gene transcription, we will do experiments including the DNA target sequence of ZBTB20, involved co-repressors, and related epigenetic mechanisms. It is expected to propose a new strategy to improve blood lipids through regulating liver LPL.

血脂代谢紊乱是心血管疾病的重要病理生理基础。脂蛋白脂肪酶LPL是水解血浆脂蛋白甘油三酯的主要脂肪酶，在血脂稳态中发挥关键作用。与心脏、脂肪、骨骼肌等组织相比，成年肝脏表达LPL的水平相对低下，其生理作用曾被忽视。我们新近的研究首次证实肝脏LPL在维持血脂稳态中也发挥重要作用，然而其转录调控机制尚不清楚。本课题在发现自主建立的肝脏特异性锌指蛋白Zbtb20基因敲除小鼠血脂降低、血脂清除能力增强和肝脏LPL表达升高的基础上，提出Zbtb20是调控肝脏Lpl基因表达的关键性转录抑制因子的学术假设。拟利用Zbtb20和Lpl的肝脏特异性联合基因敲除小鼠模型，明确Zbtb20基因缺陷导致肝脏Lpl表达升高在其血脂低下表型中的确切作用和意义。研究肝脏组织中Lpl基因转录的生化机制，包括作用的DNA靶序列、参与的共抑制因子和相关的表观遗传学机制。可望提出通过调控肝脏LPL以改善血脂代谢紊乱的新策略。

脂蛋白脂肪酶(Lipoprotein lipase, Lpl)负责富含甘油三酯的脂蛋白的脂解过程，缺乏这种酶会导致严重的高甘油三酯血症。哺乳期小鼠肝脏Lpl表达量较高，成年后相对较低。然而，肝脏Lpl表达调控机制及其功能意义尚不完全清楚。我们建立了肝细胞特异性Zbtb20敲除小鼠模型，发现该小鼠模型肝脏中Lpl mRNA和蛋白表达水平显著升高，Lpl蛋白主要定位于血窦内皮细胞和枯否氏细胞。同时发现KO小鼠血浆中Lpl活性显著增加，餐后血浆甘油三酯清除率显著增强，而血浆甘油三酯水平下降。我们又建立了肝细胞特异性Zbtb20/Lpl双敲小鼠模型，在双敲小鼠模型中，肝脏LPL表达异常和低血浆甘油三酯水平得到了逆转。同时，我们发现肝细胞特异性Zbtb20敲除小鼠对抗高脂饮食诱导的高脂血症，并且不会导致肝脏中过量的甘油三酯积累。染色质免疫共沉淀和凝胶阻滞实验结果均表明，Zbtb20在肝脏组织中与Lpl基因启动子直接结合。双荧光素酶报告基因实验结果表明Zbtb20可以抑制Lpl基因启动子的转录活性。通过以上实验结果我们证实了在肝脏组织中，Lpl是转录因子Zbtb20的靶基因，Zbtb20在肝脏组织中对Lpl发挥转录抑制作用。通过本项目的研究我们揭示了Zbtb20可以通过调控肝脏Lpl的表达来影响血浆中甘油三酯的稳态,抑制肝脏Zbtb20表达可预防高脂饮食诱导的高脂血症和脂肪肝。这为临床上治疗脂肪肝和高脂血症提供了新的思路和途径。