CD36促进脂肪酸跨膜转运机制的研究

Long-chain fatty acids are important dietary nutrients and are involved in multiple cellular pathways and functions. Fatty acid uptake is the transport of fatty acids across the plasma membrane, and it is the first step for fatty acid utilization and also a key regulatory point in fatty acid metabolism; however, it remains largely unknown how fatty acids are transported across the plasma membrane. Here, our preliminary data show that oleic acid induces an endocytosis process of CD36 from plasma membrane to lipid droplets of 3T3-L1 adipocytes. Considering that long-chain fatty acids are ligands of CD36, we hypothesize that the endocytosis of CD36 induced by long-chain fatty acids is a ligand-induced process of receptor endocytosis, and that this might be the manner of how CD36 transport fatty acids from the extracellular matrix. Furthermore, the translocation of CD36 to lipid droplets might couple fatty acid uptake and esterification to ensure efficient utilization of fatty acids. We will therefore figure out the detailed process of the translocation of CD36, identify the signaling pathway and key molecules, prove the essential roles of CD36 in coupling fatty acid uptake and esterification, and uncover the physiological relevance of this process.

脂肪酸是机体必需的营养物质之一，广泛参与了多种重要的细胞功能。脂肪酸吸收，即其穿过细胞质膜进入细胞的过程，是脂肪酸代谢的第一步，是脂肪酸代谢的关键调控步骤。尽管如此，脂肪酸吸收机制的研究目前并不清楚。清道夫受体CD36是也被称为脂肪酸转位酶，能够促进细胞对脂肪酸的吸收。我们前期研究发现，CD36能够在脂肪酸刺激的情况下发生依赖于caveolin1的内吞，从脂肪细胞的细胞质膜转移到脂滴表面。鉴于长链脂肪酸是CD36的主要配体之一，我们推测脂肪酸介导的CD36内吞是一个配体介导的受体内吞过程，是CD36促进脂肪酸吸收的方式。而CD36往脂滴的迁移过程则将脂肪酸的吸收与酯化偶联到一起，从而实现细胞对脂肪酸的高效快速利用。我们将进一步明确D36内吞的具体过程，鉴定此过程所需的信号通路和重要蛋白质，证明CD36在脂肪酸吸收与酯化偶联中的作用，并最终阐明CD36通过内吞促进脂肪酸吸收的生理意义。

脂肪酸是机体必需的营养物质，脂肪酸代谢紊乱会引发肥胖和脂肪肝等代谢性疾病的发生。脂肪酸的吸收，即其跨过细胞膜进入细胞的过程，是脂肪酸代谢的第一步，但是由于脂肪酸具有很强的疏水性以及缺少好的标记方法等原因，脂肪酸如何跨过细胞膜并进入到细胞内目前并不清楚。本课题以在脂肪酸吸收中发挥重要作用的分子CD36为研究对象，详细研究了其在脂肪组织中感知和转运脂肪酸的机制。我们发现长链脂肪酸能够促进CD36从脂肪细胞的细胞膜上进行内吞，并且证明这是一种CD36介导的小窝内吞。通过使用PacFA作为脂肪酸的类似物，我们证明CD36以内吞的方式进行脂肪酸的吸收。CD36结合脂肪酸后，会激活LYN激酶，后者会对DHHC5的Tyr91进行磷酸化修饰，进而导致DHHC5失活。这时，去棕榈酰化酶APT1能够移除CD36上的棕榈酰化修饰，从而将其C末端暴露出来。去棕榈酰化的CD36进一步招募SYK激酶，后者可以膦酸酸修饰Dynamin，VAV和JNK等与内吞相关的分子，从而触发脂肪酸的内吞。通过LYN，APT1、SYK和JNK等抑制剂阻止CD36的内吞可以阻断CD36依赖的脂肪酸吸收以及脂滴的生长。我们的研究揭示了一种新的脂肪酸吸收方式，揭示了动态棕榈酰化修饰在CD36介导的脂肪酸内吞中的关键作用，阐明了棕榈酸作为脂肪酸的一种用于修饰CD36进而调控脂肪酸吸收的分子机制，是脂肪酸感知和吸收领域的具有创新性的成果。