酯酶D调控其相互作用蛋白JAB1的去乙酰化及功能的机制研究

This project is original in discovering a new mechanism for esterase D (ESD) regulation of cell signaling. It has been funded by the NSFC as an emergency project. Recently, we found that: 1, ESD played an important role in the regulation of autophagy and signal transduction; 2, A new small molecule could activate ESD,promote the interaction of ESD and JAB1 which is an important protein in signal transduction, and improve the function of JAB1; 3, Under the fundation of emergency project of NSFC, the amino acid sites (T88, S94) of JAB1 were newly identified that could be acetylated in the area of interaction between ESD and JAB1; 4, ESD also regulated the protein level and activity of p53. Based on these results, we will investigated: 1, the deacetylation regulation of ESD to JAB1 on the two sites mentioned above; 2, the relationship between JAB1 deacetylation of three amino acid residues sites (S4/T88 / S94) and phosphorylation; 3, the relationship between JAB1 acetylation and its nuclear localization distribution; 4, the relationship between JAB1 deacetylation and p53 activity. It would provide experimental evidence to elucidate the new mechanism of ESD in cell signal transduction.

鉴于本项目在发现酯酶D（ESD）调控细胞信号转导的新机制方面具有原创性，已作为应急项目获得了国家自然科学基金委的资助。最近我们新发现：１、ESD在细胞自噬调节和信号转导中发挥重要作用；２、一种新的小分子化合物能激活ESD、促进ESD与信号转导重要调控蛋白JAB1的相互作用，并提高JAB1的功能，3、在应急项目资助下，在ESD与JAB1互作的区域中又新鉴定出JAB1的T88、S94发生乙酰化；4、ESD还能参与调控p53的蛋白水平和活性。在此基础上，拟研究：1、ESD对JAB1的上述2个位点去乙酰化及其功能的调控作用；2、JAB1的S4、T88和S94去乙酰化与其磷酸化的关系；3、JAB1的乙酰化与其核定位分布的关系；4、ESD对JAB1的去乙酰化调控与p53的活性关系。为阐明ESD在细胞信号转导中的新作用机制提供实验证据。

酯酶D（Esterase D，ESD)与多种疾病相关，但是，目前有关酯酶D的研究主要集中于其解毒作用和多态性的变化，而对其相互作用蛋白和在细胞信号转导中的作用了解很少。目前对蛋白质乙酰化修饰研究多集中在赖氨酸残基上，虽然有报道发现多种蛋白能发生丝/苏氨酸乙酰化修饰，但是，在真核细胞内对调控丝/苏氨酸残基乙酰化的关键酶了解甚少。通过本项目，我们率先鉴定了ESD能与JAB1相互作用，ESD能直接去除JAB1-T89乙酰化，提高了JAB1-T89磷酸化，升高其下游蛋白ABCA1的水平，促进了巨噬细胞中的胆固醇从细胞内向细胞外的转移，并最终抑制了oxLDL引起的泡沫细胞形成。在动物模型体内，FPD5不仅抑制apoE-/-小鼠动脉粥样硬化斑块发展，而且增强了斑块的稳定性。鉴定了化学小分子FPD5能有效激活ESD，同时FPD5还能与泛素结合，促进ESD K213单泛素化，进而提高ESD活性。发现FPD5激活 ESD能减少p53 与 JAB1 的相互作用，进而增加细胞核中p53 蛋白水平，抑制了CDCA8和CDC20 基因的表达，将A549细胞阻滞在G0/G1 期。鉴定了ESD能与MT2A相互作用，发现FPD5能促进ESD与MT2A的相互作用，同时减少了MT2A在A549细胞中的蛋白水平，使细胞内游离锌离子水平升高，抑制了细胞的迁移。鉴定了与ESD相互作用的另一重要蛋白FKBP25，FPD5促进ESD与FKBP25的相互作用，抑制了FKBP25的蛋白酶体降解途径，使胞质的FKBP25的水平上升，抑制mTORC1的活性，促进自噬。总之，本项目发现了ESD去苏氨酸乙酰化的新功能，发现了ESD/JAB1/ABCA1和ESD/FKBP25/mTORC1新通路，这为将来研究丝/苏氨酸的乙酰化修饰提供了重要的研究方法和创新思路，为ESD在防治动脉粥样硬化方面的应用奠定了基础。