膜联蛋白A7与葡萄糖调节蛋白94关联脂滴和细胞自噬的分子机制研究

Autophagy and lipid droplets are closely related. However, the underlying molecular mechanism has not yet been clarified. Our previous studies have shown that annexin A7 (ANXA7) is a key regulator of autophagy. Recently, we identified two small chemical molecules, SEC and ABO, as the activator and the inhibitor of ANXA7 GTPase respectively. We observed that ANXA7 regulates the number of lipid droplets (LD) by using SEC and ABO. However, the mechanism by which ANXA7 associates lipid droplets with autophagy is unclear. In addition, we identified a novel small chemical molecule HCP1 that could selectively inhibit the activity of glucose-regulated protein 94 (Grp94). HCP1 increased cellular LDs and suppressed autophagy via inhibiting GRP94 activity. ANXA7 was also found to play a key role in the regulation of GRP94 on lipid droplets. Based on our above experimental results and taking into account good co-localization of ANXA7 and GRP94, we propose the hypothesis that the interaction of GRP94 and ANXA7 promotes ANXA7 GTPase activity, leading to the inhibition of LD biogenesis and upregulation of lipophagy and autophagosomes. Proving the hypothesis could provide the evidence for elucidating the molecular mechanism by which ANXA7 and GRP94 associate lipid droplets with autophagy.

脂滴与细胞自噬之间存在密切关联，但是其关联的分子机制尚未搞清。本课题组先前的研究表明，膜联蛋白A7（ANXA7）是调控细胞自噬的关键因子。最近，我们利用自己鉴定的ANXA7的 GTPase激活剂SEC和抑制剂ABO，观察到ANXA7调控脂滴数量，但是，ANXA7关联脂滴和自噬的分子机制并不清楚。另外，我们利用自己新鉴定的葡萄糖调节蛋白94 (GRP94) 的选择性抑制剂HCP1，发现抑制GRP94会引起细胞内脂滴的增多和抑制自噬。同时发现ANXA7在GRP94对脂滴的调控中发挥关键作用。基于我们的上述实验结果，并鉴于ANXA7与GRP94有很好的共定位，我们提出GRP94与ANXA7相互作用，通过激活ANXA7的 GTPase活性抑制脂滴生成，促进脂自噬和自噬小体生成的假设。在本项目中，我们拟证明该假设，为阐明膜联蛋白A7与GRP94关联脂滴和自噬的分子机制提供实验证据。

脂滴与细胞自噬之间存在密切关联，但是其关联的分子机制尚未搞清。我们先前的研究表明，膜联蛋白A7（Annexin A7, ANXA7）是调控细胞自噬和凋亡的关键因子。最近，我们利用自己鉴定的ANXA7的 GTPase激活剂SEC和抑制剂ABO，观察到ANXA7调控脂滴数量，但是，ANXA7关联脂滴和自噬和凋亡的分子机制并不清楚。本项目从靶向脂滴的葡萄糖调节蛋白94 (Glucose regulated protein 94 , Grp94)的选择性抑制剂HCP1及其抑制细胞自噬的作用切入，并以ANXA7的抑制剂和激活剂ABO和SEC为工具，比较深入系统地研究了HCP1抑制Grp94引起脂滴增多的机制以及Grp94和ANXA7关联脂滴与细胞自噬和凋亡的机制。取得的成果是：1、鉴定化学小分子HCP1为Grp94新的选择性抑制剂；2、确定了HCP1 通过抑制脂自噬调控细胞中脂滴数量的分子机制；3、发现HCP1抑制oxLDL诱导的血管内皮细胞自噬和动脉粥样硬化，证明了HCP1通过抑制Grp94-AMPK-mTORC1通路抑制oxLDL诱导的血管内皮细胞自噬和凋亡，促进apoE-/-小鼠动脉粥样硬化斑块的稳定性；4、确定了ANXA7在HCP1所引起的脂滴增多和抑制脂自噬过程中的作用及机制；5、发现了抑制血管内皮细胞凋亡的新通路ANXA7/MROH7-TTC4和ANXA7/TTC4/HSP70。这些研究成果为阐明血管内皮细胞中脂滴数量变化关联细胞自噬的分子机制提供了新证据，为 Grp94的选择性HCP1作为动脉粥样硬化治疗的潜在靶点和有望成为抗动脉粥样硬化的潜在药物提供了实验依据，这为我们深入研究脂滴稳态调控与细胞凋亡的关联机制提供了新的切入点，为ANXA7的抑制剂ABO在防治血管相关疾病新药研发中应用奠定了基础。