尿酸盐转运体URAT1的N-糖基化修饰在高尿酸血症中的作用及机制研究

Urate transporter URAT1 is a key target in hyperuricemia treatment. It was reported that in hyperuricemia kidneys, URAT1 membrane expression was increased and uric acid excretion fraction was decreased, resulting in even severer hyperuricemia. Yet the mechanism of this phenomenon is still not clear. In our previous studies, we found that URAT1 has three potential N-glycosylation sites, and N-glycosylation plays very important role in regulating membrane expression of membrane proteins. Therefore, in this study, we will first analyze and confirm the glycosylation sites of URAT1 through site-directed mutagenesis. Then we will investigate the effect of N-glycosylation modification on URAT1 regulation in hyperuricemia, by assessing URAT1 membrane expression, lysosome degradation and oocytes uric acid transport. Finally, by establishing hyperuricemia model in mice and cells, using lectin pull-down assay etc., we intend to find a key glycan, which is most responsible for URAT1 regulation in hyperuricemia. This study will refine the mechanism of URAT1 regulation in hyperuricemia, provide valuable theoretical basis for hyperuricemia treatment, and for the first time, provide a new strategy for anti-hyperuricemia drug design targeting URAT1 in a glycosylation modification point of view.

尿酸盐转运体URAT1是治疗高尿酸血症的重要药物靶点。研究表明，高尿酸血症患者肾脏URAT1的细胞膜表达量升高，尿酸排泄分数减少，进一步加重高尿酸血症的病情，而对此现象的机制研究尚不完善。申请人的前期研究发现URAT1是具有三个潜在N-糖基化位点的糖蛋白，而糖基化修饰对膜蛋白在细胞膜上的表达具有重要调节作用。因此，本课题拟通过定点突变分析确认URAT1的糖基化位点，以蛋白的膜表达量、溶酶体降解情况以及细胞尿酸转运功能为主要指标，研究URAT1的糖基化修饰在高尿酸血症中对URAT1蛋白的调节作用。通过建立高尿酸血症的小鼠模型、细胞模型，采用凝集素pull-down等技术找到对URAT1具有关键调节作用的糖基组成。本课题研究将完善高尿酸血症中URAT1的调节机制，为高尿酸血症的治疗提供十分有价值的理论基础，并首次以糖基化修饰的角度给以URAT1蛋白靶向治疗高尿酸血症的药物设计提供新思路。

高尿酸血症是痛风发病的生化基础，也是多种心血管疾病发生的风险因素。尿酸盐转运体URAT1在肾脏介导肾小管尿酸重吸收，在调节肾脏尿酸排泄中起重要作用，也是抗高尿酸血症药物的重要靶点。然而，高尿酸血症中URAT1的病理调控机制尚不清晰。本项目针对URAT1在高尿酸血症中的调控机制进行深入研究，具体完成了（1）人源与小鼠源URAT1的N-糖基化水平评估，认为人源URAT1的N-糖基化水平较低，小鼠源URAT1以剪接形式表达，可能不存在N-糖基化修饰；（2）构建了URAT1稳定表达HEK293细胞与细胞高尿酸模型；（3）构建了小鼠高尿酸血症合并或不合并肾损伤模型；（4）发现URAT1在细胞、整体水平上不同高尿酸血症模型中差异性表达的根本原因为其直接受到的尿酸刺激水平不同，URAT1的表达调控与尿酸刺激水平呈正相关；（5）对高尿酸血症差异表达基因进行了富集分析，为后续深入研究高尿酸血症中其它基因对URAT1的调控机制提供新的切入点；（6）发现多个URAT1抑制性化合物在高尿酸血症小鼠体内具有有效降尿酸作用，为研发优化URAT1抑制剂抗高尿酸血症提供了有力的临床前实验基础。本项目研究目前已取得了一些成果，项目负责人作为第一作者发表SCI论文2篇；非第一作者发表北大中文核心期刊论文3篇；申请国内发明专利并获得受理通知书5项；协助培养4名硕士研究生获得硕士学位；在国际会议上进行学术交流1次，汇报项目相关结果。