核受体FXR上调葡萄糖调节蛋白78的分子机制及其在抗2型糖尿病中的作用

代谢性疾病的发生机制涉及到人体内重要的调控过程-内质网应激ER Stress。通过改善ER功能可缓解代谢性疾病相关的症状，如过表达ER的分子伴侣GRP78可显著改善糖、脂紊乱症状。研究表明：一些转录因子可对GRP78的表达进行调控，但具体的调控机制还未揭示清楚。由于肝脏是机体内糖、脂代谢的重要场所，代谢紊乱常导致ER Stress。而核受体FXR是肝细胞内调控糖、脂代谢的重要转录因子。因此，我们首次提出FXR和ER Stress之间可能存在相互作用。我们前期的研究结果也表明：FXR激动剂可上调GRP78的转录活性及蛋白表达，而且分子及细胞实验结果均显示FXR可与GRP78的反应元件 ERSE直接结合。因此，本项目将在此基础上，开展 FXR对GRP78调控通路的研究，探讨代谢性疾病的发生发展机制，并在此基础上开展调节核受体 FXR和ER Stress 功能的药物先导结构研究。

随着人类生活方式和饮食结构的改变，营养过剩、缺乏运动等均会使人体长期处于应激状态，引起一系列病理生理反应，最终导致肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病。代谢性疾病的发生涉及到人体内重要的调控过程—内质网应激ER Stress。由于肝脏是机体内糖、脂代谢的重要场所，代谢紊乱常导致ER Stress，而GRP78是内质网应激过程中重要的伴侣分子。已有的研究表明：一些转录因子可对GRP78的表达进行调控，但具体的调控机制还未揭示清楚。由于核受体FXR是肝细胞内调控胆汁酸、糖、脂代谢的重要转录因子，而我们的前期研究也发现：FXR激动剂可上调GRP78的转录活性及蛋白表达，促进ER Stress。因此，我们首次提出FXR和ER Stress之间可能存在相互作用。为了验证这一假说，我们开展了FXR对GRP78调控机制的研究，并在此基础上开展了调节核受体 FXR/ER Stress信号通路的药物先导结构研究，以发现的FXR拮抗剂为小分子探针，进一步验证了FXR对ER Stress的调节作用。具体概括起来，我们的研究成果主要包括两部分：1）FXR调控GRP78作用机制研究。我们发现FXR不仅对GRP78具有直接的调节作用，而且可以调节XBP1、CHOP的转录和蛋白表达，究其原因是因为这些蛋白都具有ER Stress的反应原件ERSE。通过SPR技术我们发现FXR的DNA结合区DBD可以直接结合ERSE，报告基因实验让我们进一步确证了FXR的DBD与ERSE的CCACG部分结合2）基于FXR为靶点，利用计算化学、生物测试、化学合成的方法， 我们建立了高效的FXR拮抗剂发现平台。其中经结构优化后的一个FXR拮抗剂12u，在HepG2细胞和高胆固醇（2%）诱导的C57小鼠模型中具有降甘油三酯和胆固醇的作用，活性强于阳性化合物GS。对其中的一个FXR拮抗剂，进行了初步的抑制ER Stress效果研究，然后通过化学合成优化了化合物结构，对其中的活性化合物NDB进行了分子、细胞及动物水平的药效学和作用机制研究，并利用结构生物学手段，首次获得了FXR/NBD拮抗剂的复合物晶体结构，揭示了NBD发挥FXR拮抗剂的分子基础。通过此项研究，我们以FXR拮抗剂作为小分子探针，确证了FXR对ER Stress的调节作用，为代谢性疾病的发生发展机制提供了新线索，所取得的研究成果发表SCI论文7篇，申请专利1项。