Arrestin介导的TSH调节肝细胞SREBPs功能机制研究

TSHR, which belongs to the G protein coupled receptor(GPCR) family, exists on the thyrocyte membrane. Arrestin plays a key role in the internalization of thyroid TSHR. Our previous work has already detected the transcription and expression of TSHR in liver tissue, and the function in cholesterol synthesis regulation has been proved. Recent study pointed out that different arrestin isoforms can be recuitmented by GPCRs and initiate different second waves of G protein -independent signaling. The function of TSHR and arrestin liver tissue is not clear yet. Further work indicated that the level of arrestin can be influenced by the TSH level in liver tissue of subclinical hypothyroidism (SCH)mouse. The inactivation of beta-arrestin 2 can influence the transcription and protein activity of SREBPs，the key factors of cholesterol and fatty metabolism. We are plan to characterizing the isoforms and fuction levels of arrestin which acting as signal factors downstream of TSHR in liver tissue, and figure out the mechanism of the signaling to arrestin by TSHR and TSH level, and result in the regulationary of SREBPs function

促甲状腺素受体（TSHR）是存在于甲状腺细胞膜上的G蛋白偶联受体（GPCR）家族蛋白。Arrestin在甲状腺TSHR内化和胞吞过程中起关键作用。本课题组前期已证实肝细胞中存在功能性的TSHR，参与调节肝脏胆固醇的合成。最近研究报道GPCR可招募arrestin进而介导新的信号途径，但肝脏研究中未见相关报道。本课题组发现亚临床甲减小鼠血清TSH水平增加，同时伴有肝脏arrestin蛋白水平降低；Arrestin敲除小鼠肝脏中调节胆固醇、脂肪代谢的关键因子SREBPs的转录和活性受到影响。 本研究拟以不同来源的细胞和多种动物模型为研究对象，利用体内与体外相结合的实验策略，鉴定肝细胞TSHR招募的arrestin亚型及其蛋白水平；探讨TSH水平变化通过TSHR介导，对arrestin的影响，以及在此基础上对调节SREBP功能活性的作用机制。为丰富TSH在肝脏中的作用机制提供实验证据。

G蛋白偶联受体（GPCR）受到配体激活，β arrestins能够介导受体脱敏内吞，对G蛋白依赖性信号通路起到负调控作用。与此同时，β arrestins能够介导新一轮不依赖G蛋白的胞内信号转导，从而参与不同代谢途径的调控。促甲状腺素受体（TSHR）是存在于甲状腺细胞膜上的GPCR家族蛋白。本课题组前期已证实肝细胞中存在功能性的TSHR，通过cAMP/PKA/CREB途径调节胆固醇合成关键基因HMGCR，通过SREBP2/HNF4α途径调节胆汁酸合成关键组分CYP7A1。然而，肝脏 β arrestins在TSH介导的胆固醇代谢过程中的作用并不清楚。有报道称甲状腺 β arrestins能够通过介导TSHR内吞过程，抑制G蛋白依赖性的信号转导，在此过程中β arrestin 2起到主要作用。本研究利用β arrestins敲除鼠，以及CRISPR/Cas9技术在肝细胞株HepG2中对β arrestins进行敲减，从而在动物水平以及细胞水平中，对β arrestins介导的G蛋白非依赖性信号途径在胆固醇代谢过程中的作用机制进行了研究。研究表明，β arrestins 敲除鼠肝脏胆固醇水平降低，HepG2细胞中β arrestins敲减后也导致胆固醇含量下降，其中β arrestin 1更为明显。对β arrestins可能参与的信号通路进行分析发现，β arrestin 1缺失没有导致cAMP水平明显变化，对其下游胆固醇合成蛋白HMGCR的水平没有明显影响。这说明β arrestin 1对G蛋白依赖性信号通路没有明显影响。然而，β arrestin 1的缺失能够抑制TSH对AKT的磷酸化，进一步下调SREBP2成熟体水平，降低SREBP2对胆固醇转化关键基因CYP7A1的抑制。这说明，β arrestin 1通过AKT信号途径参与TSH介导的胆固醇代谢。另外，不同于TSH，AKT激活剂SC79能够在β arrestin 1敲减的HepG2细胞中上调SREBP2成熟体水平。这些结果说明，β arrestins，尤其是β arrestin 1，通过影响AKT磷酸化和调节SREBP2蛋白水平，参与TSH介导的肝脏胆固醇代谢。