MRT和染色质重塑调控脂滴大小的机制研究

The main fat storage site inside cells is the lipid droplet, an organelle with a monolayer phospholipid membrane coated by various proteins surrounding a lipid core. Through genetic screen, we have discovered a novel SANT-domain containing protein MRT, which is important for lipid droplet size regulation. SANT domain proteins are invloved in chromatin remodeling. In this proposal, we will dissect the underlying mechanism of MRT and the chromatin remodeling factor Bap60 in lipid droplet size regulation.

脂肪主要以中性脂的形式储存在脂滴(lipid droplet)中。脂滴是由单层磷脂膜包裹疏水核心（甘油三脂和胆固醇酯）组成的细胞器。本实验室前期的实验结果提示SANT结构域蛋白mrt很有可能是通过参与染色质重塑从而调控脂滴的大小。本项目将系统地探索mrt与染色质重塑因子bap60的关系以及染色质重塑在脂滴生长和脂肪代谢调控中的作用。

脂肪是机体储存能量的主要形式，因此作为储存脂肪的细胞器，脂滴在维持能量平衡和代谢稳态中起着核心作用。为了探索脂滴大小的调控机制，我们在果蝇三龄幼虫的脂肪体中开展了一个基因过表达筛选。结合筛选结果和后期的表型分析我们发现，mrt过表达会导致脂肪细胞中出现巨大的脂滴，而mrt敲降或者移码突变则会导致脂肪细胞中脂滴变小。与此同时，脂质组学分析结果表明，mrt过表达会导致脂肪体的甘油三酯(TAG)和甘油二酯(DAG)的含量显著上升，磷脂酰胆碱(PC)含量显著降低。mrt最早是在筛选影响果蝇学习记忆能力的相关基因时被发现的，但对于其具体的生物学功能还几乎未被研究。MRT蛋白含有一个高度保守的Myb/SANT-like DNA结合结构域，免疫染色结果显示MRT主要定位在细胞核中。为了进一步研究mrt调控脂滴大小的分子机制，我们利用Co-IP和蛋白质谱技术分析筛选与MRT互作的核蛋白。在蛋白质谱的基础上，我们运用遗传学，生物化学等手段发现，MRT与转录因子PZG以及NURF染色质重塑复合物中的NURF55亚基有直接的相互作用。并且MRT调控脂滴大小的功能依赖于PZG以及NURF复合物中的NURF301和NURF55亚基。通过qRT-PCR和遗传分析寻找MRT下游目的基因我们发现，脂滴表面蛋白Perilipin1是MRT发挥脂滴大小调控功能的主要下游基因之一。ChIP-qPCR的实验结果暗示MRT可能是通过结合在plin1的启动子区域直接抑制plin1的转录。脂滴体外融合实验表明，mrt过表达或者plin1的功能缺失能够显著增加脂滴在体外的融合频率。我们通过研究了MRT调控脂滴大小的分子机制，发现了一个plin1转录调控的新机制，揭示了染色质重塑因子在脂滴大小调控中的重要功能。