羟固醇脱氢酶17β-HSD13影响肝脏脂滴的分子机制

Our previous work identified that the expression of 17-beta-hydroxysteroid dehydrogenase 13 (17β-HSD13) is increased dramatically on non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) patient liver LDs and overexpression of 17β-HSD13 causes obvious liver steatosis in mice. To study how 17β-HSD13 affects the LD morphology and function in liver, we will regulate the expression level of 17β-HSD13 in mouse liver and hepatic cells, and then detect the LD morphology and identify the different molecules between the LDs. In order to find reasons that cause the differences, we will then determine if the enzyme activity and product of 17β-HSD13 mediate LD morphological change, and then find the nuclear receptor for the product and the downstream genes related to lipid metabolism. We also will study whether 17β-HSD13 functions as a structure protein or a component of a protein complex that play a role to regulate LDs by expression of truncated proteins and artificial LD system. This study will elucidate the mechanism how 17β-HSD13 affects the development of NAFLD and provide clues for the functional study of other HSD proteins on LDs.

我们之前的研究表明，非酒精性脂肪肝病人肝脏脂滴上17-beta-羟固醇脱氢酶-13(17β-HSD13)的含量显著上升，过表达该蛋白会引起小鼠肝脏发生明显的脂肪变性。为了进一步研究17β-HSD13如何影响肝脏中脂滴的形态和功能，我们将分别构建高表达和敲除17β-HSD13的细胞株和小鼠，检测脂滴的形态变化，鉴定脂滴上的差异分子，然后探索差异分子对脂滴形态变化的作用。为寻找引起这些分子差异的原因，我们将检测17β-HSD13的酶活性及其催化产物，鉴定17β-HSD13对脂滴的影响是否由其产物介导，寻找产物下游的核受体及其调控的脂代谢相关基因。我们还将通过17β-HSD13截短体的表达和人工脂滴体系，研究该蛋白的其他特性及相互作用蛋白对脂滴的影响。这一研究将揭示17β-HSD13如何影响非酒精性脂肪肝的发生和发展，并有助于研究其他HSD家族蛋白在脂滴上的功能。

随着人们饮食结构和运动方式的改变，非酒精性脂肪肝的发病形势日益严峻，对非酒精性脂肪肝发病机理的研究十分重要。我们知道，如果过多的中性脂蓄积在肝脏中，会导致脂肪肝的发生。中性脂在细胞中主要贮存在脂滴这一细胞器中的，脂滴由单层磷脂膜包裹着由甘油三酯和胆固醇酯等中性脂组成的核心，并在单层磷脂膜上包被有脂滴蛋白，这些脂滴蛋白是脂滴动态变化的主要调节者，进而影响细胞脂质贮存及代谢。已有研究结果表明，非酒精性脂肪肝病人肝脏脂滴上17-beta-羟固醇脱氢酶-13(17β-HSD13)的含量显著上升，过表达该蛋白会引起小鼠肝脏发生明显的脂肪变性，因此，肝脏中脂滴蛋白17β-HSD13与非酒精性脂肪肝的发生和发展都有密切的关系，是潜在的非酒精性脂肪肝致病蛋白和治疗靶点。本课题就17β-HSD13影响肝脏脂滴的分子机制进行了深入探索。研究结果表明，17β-HSD13能够抵抗去垢剂Triton X-100的处理，17β-HSD13可能与脂滴单层磷脂膜及其他分子形成了特殊的机构来实现其在脂滴的定位。此外，我们还发现了17β-HSD13所在的SDR家族蛋白，定位脂滴的共性特点及功能。这些脂滴蛋白定位脂滴的分子机制研究，能够为研究脂滴的动态变化调控，从而探索非酒精性脂肪肝的发病机理，寻找非酒精性脂肪肝的治疗靶标，提供良好的线索。