LXRα的UFM1化修饰在糖尿病大血管病变中作用的研究

Macroangiopathy is the main cause of disability and mortality of Type 2 diabetes. Macrophage foam cell formation is essential to the genesis and progress of this pathological process. Our previous work showed that UFM1 (Ubiquitin fold modifier 1) could up-regulate the expression of cholesterol efflux receptor in macrophages, increase cytoplasmic cholesterol efflux and further inhibit foam cell formation. In addition, we confirmed that LXRα (Liver X receptor α) could be modified by UFM1 and then translocated to nuclear more easily after modification. Therefore we hypothesized that UFM1 could modify LXRα, promote its nuclear localization and transcriptional activity, accelerate intracellular cholesterol efflux of macrophage and reverse cholesterol transport. Finally, the extent of diabetic macroangiopathy would be alleviated. In addition, UFSP2 (UFM1-specific protease 2), as the UFM1 specific protease, is involved in regulation of those pathological process mentioned above. Collectively, our study will focus on three scientific questions: a) The mechanism of LXRα ufmylation in macrophages and the role of UFSP2 in regulating this modification. b) The function and underlying mechanism of LXRα ufmylation in foam cell formation. c) The role of LXRα ufmylation in the pathophysiological process of diabetic macroangiopathy. This study might provide an insight into the effect of UFM1 modification on diabetic macroangiopathy and offer a novel clue to the prevention and treatment of this disease.

糖尿病大血管病变是2型糖尿病致死、致残的主要原因。巨噬细胞泡沫化是其发生发展的重要环节。我们前期研究发现，UFM1具有上调胆固醇流出受体基因表达，促进巨噬细胞胆固醇流出及抑制泡沫细胞形成的作用；同时，UFM1可以对LXRα进行翻译后修饰, 促进其入核。基于此，我们推测：UFM1通过直接修饰LXRα，促进其入核，并增强其转录活性，增加巨噬细胞胆固醇流出及逆向转运，最终缓解糖尿病大血管病变的进展。同时，UFSP2作为UFM1特异性蛋白水解酶而通过去UFM1化修饰，参与调控上述病理生理过程。因此，本研究将主要聚焦以下三个科学问题：1、LXRα的UFM1化修饰机制及UFSP2对UFM1化修饰水平的调节作用。2、LXRα的UFM1化修饰在巨噬泡沫细胞形成中的作用与机制。3、LXRα的UFM1化修饰及UFSP2通过调控UFM1化修饰水平在糖尿病大血管病变中的作用。寻找防治糖尿病大血管病变的新靶点。

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是最常见的肝脏疾病之一，未得到有效控制的NAFLD最终可发展成为肝硬化和肝癌，且NAFLD可以增加心血管疾病、糖尿病以及其它代谢疾病的发病风险。在NAFLD的发病中，内质网应激反应是重要的环节之一。调控内质网应激可以发挥缓解NAFLD的作用。UFM1修饰是近年来新发现的一种类泛素化修饰，目前已报道的UFM1化修饰的底物只有少数几个， UFBP1则是其发现的重要底物蛋白之一。目前已有研究证明UFBP1参与调控内质网应激，但是UFBP1的UFM1修饰对内质网应激的作用还需要进一步深入探索。我们的研究发现，在NAFLD模型小鼠的肝脏组织中，UFBP1、UFM1修饰体系蛋白及内质网应激标志蛋白GRP78表达显著增加。给NAFLD模型小鼠外源性过表达野生型UFBP1后，较对照组小鼠相比，小鼠的体重、肝脏重量及肝脏体积明显减少；小鼠的肝脏脂质沉积减少；小鼠血清甘油三酯和血清胰岛素水平显著下降；但是在UFBP1 K267R（突变UFBP1的UFM1化修饰位点，使UFBP1不能发生UFM1化修饰）。我们还通过Western blot实验证明,较对照组相比，过表达野生型UFBP1后，内质网应激信号通路中关键蛋白eIF2a的磷酸化水平以及内质网应激标志蛋白GRP78的表达水平均显著下降，但是在UFBP1 K267R组没有观察到类似的结果。我们将分别干扰eIF2a的表达以及通过使用eIF2a的去磷酸化抑制剂Salubrinal以进一步证明野生型UFBP1是通过影响内质网应激通路中eIF2a的磷酸化来缓解NAFLD。目前已有的结果表明UFBP1蛋白的UFM1修饰可以通过调控肝脏内质网应激从而缓解高脂处理诱导的NAFLD，并且UFBP1的缓解作用是依赖其UFM1化修饰的。这为寻找防治NAFLD的新靶点提供了依据。