近日节律的调节机制研究

There is an intimate link between circadian rhythms and energy metabolism. We identified Lipin1 as novel BMAL1 interactive proteins by using yeast two hybrid screening. Our preliminary data indicate that the Lipin1 expression is directly regulated by BMAL1/CLOCK heterodimer. The interaction between BMAL1 and Lipin1 is confirmed by immuniprecipitation. We also found that Lipin1 suppressed the BMAl1/CLOCK transcriptional activity, whereas reducing Lipin1 in vivo elevated the expression of certain BMAL1/CLOCK target genes.We propose here to further decipher how the circadian clock regulates the expression of Lipin1, understand the molecular mechanisms that Lipin1 regulates the circadian rhythms, and explore the contribution of Lipin1 in mediating energy metabolism and circadian rhythms. We believe the completion of this project will greatly help people in understanding the relationship of circadian rhythms and energy metabolism.

近日节律与能量代谢之间存在着十分紧密的联系。我们以核心节律蛋白BMAL1为探针，利用酵母双杂交技术得到BMAL1的互作蛋白- - Lipin1。前期工作发现Lipin1的表达受到钟基因的直接调控。免疫共沉淀证实Lipin1与BMAL1之间的相互作用。降低内源性Lipin1表达导致BMAL1/CLOCK的一些靶基因表达升高，说明Lipin1可以抑制BMAL1/CLOCK的转录活性。我们拟进一步从生物化学、分子生物学、细胞生物学和动物整体水平来剖析节律基因调节Lipin1表达以及Lipin1调节近日节律的分子机制、探索Lipin1在能量代谢调控近日节律过程中的重要作用，进而为阐明能量代谢与近日节律之间的分子调控网络提供依据。

在本项目实施过程中，我们完成了三个方面的工作。（1）阐明了能量代谢相关分子LIPIN1调节生物节律的分子机制。我们发现LIPIN1与BMAL1相互作用，并抑制BMAL1/CLOCK的转录活性。在细胞中干扰LIPIN1影响节律基因表达，LIPIN1基因敲除小鼠肝脏节律基因表达出现异常，并且影响食物牵引生物钟（Food-entrained oscillator）的运转，我们的结果为阐明能量代谢与生物节律之间的关系奠定了一定的基础。（2）发现生物节律相关分子RORa和BMAL1参与抗肿瘤药物MLN4924抑制骨肉瘤生长。在骨肉瘤细胞中，MLN4924可以抑制RORa的泛素化，提高其稳定性，促进其下游分子BMAL1的表达。干扰RORa或者BMAL1降低MLN4924对骨肉瘤的抑制作用。我们的结果为MLN4924应用于骨肉瘤的时间疗法奠定了基础。（3）构建了一个生物节律基因转录和转录后调节的数据库CirGRDB。我们收集和分析了现有96个节律相关的Microarray、RNA-Seq、ChIP-Seq、DNase-seq、miRNA-Seq、CLIP-Seq、MeRIP-Seq和4C-Seq等图谱数据，获得12个人的组织或细胞系、25个小鼠组织或细胞系、三种临床疾病（睡眠障碍、衰老和肿瘤）节律基因表达模式和8种潜在调控因素（转录因子、组蛋白修饰、染色质可接近性、eRNA、 miRNA、RBP, RNA编辑 and RNA甲基化），并开发了一个方便用户挖掘节律相关信息平台—CirGRDB（http://cirgrdb.biols.ac.cn/），用户通过CirGRDB能够直接查看感兴趣基因的节律表达及其转录和转录后调控机制，为进一步揭示生物节律的调控提供了重要参考。在本项目资助下，项目负责人以通讯作者在Nucleic Acids Res等学术期刊发表SCI研究论文8篇和中文综述1篇，获得1项湖南省自然科学一等奖（排名第四），获得“湖南省优秀科技工作者”称号，共培养6名博士研究生，12名硕士研究生。