PI3K调控黄颡鱼脂肪代谢的机理研究

Lipid over-accumulation in yellow catfish is directly related to high-fat diet feeding. Thus, it is very important to investigate the characteristics of lipid metabolism for reducing body lipid deposition in yellow catfish. Previous study indicated that PI3K involved in regulation lipid metabolism. However, the underlying mechanism remains unknown. The abnomal of DNA methylation contributed to the disorder of lipid metabolism. Based on our previous studies, the present project combined the theroies of nutriology, genetics, cytobiology and molecular biology with the technologies of 5’-deletion mutation, site mutation, EMSA assay, transfection and luciferase assay, to study 1) the key transcriptional regulatory element and CpG sites of PI3K promoters in regulating lipid metabolism; 2) the effect of high-fat diet on PI3K methylation and lipid metabolism in the liver of yellow catfish; 3) the role of DNMT in PI3K promoter methylation influencing lipid metabolism in the hepatocytes from yellow catfish. The present project will be a continuation and extension of my doctoral studies, which illuminate the regulatory mechanism of PI3K in lipid metabolism from PI3K promoter level. The present project will provide a new target site in improving the disoder phenomenon of lipid deposition in fish.

投喂高脂肪饲料是导致黄颡鱼肝脏脂肪过度蓄积直接原因，揭示黄颡鱼脂代谢过程及调控机制，可为提高黄颡鱼对饲料脂肪的利用，改善脂肪过度沉积的现象提供理论保障。我们前期研究表明PI3K参与了黄颡鱼肝脏脂代谢过程，但深入的机理还不清楚。脂肪肝的发生与DNA异常甲基化密切相关。本项目拟综合利用水产动物营养学、遗传学、细胞和分子生物学等理论，采用缺失突变、定点突变、凝胶迁移阻塞、细胞转染和双荧光素酶技术，1）筛选和鉴定黄颡鱼PI3K启动子上与脂代谢有关的转录元件和CpG位点；2）从活体水平研究饲料高脂投喂对黄颡鱼PI3K启动子甲基化与脂代谢的影响；3）从离体水平揭示甲基转移酶介导了PI3K启动子甲基化在黄颡鱼脂肪代谢中的作用。本项目是申请者在博士期间研究工作的延续和深化，从PI3K转录调控水平揭示PI3K调控脂肪代谢中的作用机制，有望为改善鱼类脂肪过度沉积现象提供新的作用靶点。

高脂肪投喂是导致黄颡鱼肝脏脂肪过度蓄积直接原因，揭示黄颡鱼脂代谢过程及调控机制，可为提高黄颡鱼对饲料脂肪的利用，改善脂肪过度沉积的现象提供理论保障。我们前期研究表明PI3K参与了黄颡鱼肝脏脂代谢过程，但深入的机理还不清楚。当前研究筛选了与黄颡鱼脂肪代谢关系密切的PI3KCa和PI3KC3二种亚型，鉴定了PI3KC3启动子上几个关键的脂肪代谢关键转录因子和甲基化位点，研究了饲料不同脂肪水平对黄颡鱼脂质代谢、氧化应激和炎症反应以及与PI3KCa和PI3KC3甲基化之间的关系，为黄颡鱼脂肪代谢的调控提供了新的理论指导。研究主要涉及3个方面的内容：1）通过缺失突变、定点突变、过表达、EMSA和Western Blot技术黄颡鱼PI3KC3启动子功能解析及其对肝细胞脂肪沉积的调节作用。发现PPARγ、PPARα和STAT3负调控PI3KC3的启动子活性。脂肪酸可以通过PPARα 和 PPARγ促使PI3KC3的启动子失活。脂肪酸孵育会干扰PI3KC3的启动子甲基化水平和基因表达水平。2）通过荧光定量、酶活性测定和甲基化分析的方法，研究了饲料脂肪对黄颡鱼卵巢脂类代谢以及PI3KCa甲基化和转录水平的影响；发现饲料不同脂肪水平影响卵巢甘油三脂的合成可能主要是通过脂肪转运相关基因，并且高脂肪很可能通过影响黄颡鱼卵巢PI3KCa启动子-64 和-52 CpG位点甲基化水平来影响PI3KCa转录表达；3）通过脂质代谢组学、荧光定量、酶活性测定、组化分析的方法，研究了饲料脂肪对黄颡鱼肌肉脂质代谢图谱、氧化应激和炎症反应的影响。研究发现高脂水平饲料投喂会显著增加黄颡鱼的肌肉脂质代谢组中的甘油酯代谢物，而降低肌肉中的磷脂代谢物水平，并且高脂投喂会导致肌肉组织抗氧化能力下降，引起黄颡鱼肌肉部分炎症反应和肌肉损伤。以上研究从甲基化水平、转录水平和蛋白水平揭示了PI3K与黄颡鱼脂肪代谢调控的直接关系，有望为解决黄颡鱼脂肪过度沉积问题提供新的作用靶点。