苏氨酸介导STAT蛋白磷酸化调控肉鸭肝脏脂质沉积的分子机制

The lipid metabolism disorder caused by nutrient metabolism disorder might affect the growth and health of poultry. Resent study showed that threonine plays an important role in lipid metabolism in poultry. Whereas, its molecular mechanism remains unclear. Based on our previous findings, dietary threonine deficiency increased hepatic lipids deposition of ducks, and influenced signal transduction of JAK-STAT signaling pathway. Previous studies showed that STAT protein phosphorylation in JAK-STAT signaling pathway regulated lipid metabolism. Which indicated that dietary threonine might regulate hepatic lipid deposition of ducks via mediating STAT phosphorylation. So, the first study will be conducted to determine the effects of dietary threonine on hepatic lipids deposition and STAT phosphorylation, and to screen the subtype of STAT phosphorylation (STATn) and its phosphorylation sites with phosphoproteomics. Then, another study will be conducted to verify the roles of threonine on lipid deposition and STATn phosphorylation of hepatocyte in vitro. Finally, to reveal the effects of threonine on hepatocyte lipids deposition under STATn dephosphorylation with site-directed mutation technique. The results of present study will clarify that the molecular mechanism of threonine regulation on hepatic lipid deposition via mediating STATn phosphorylation in ducks, which will provide a theoretical basis for nutritional prevention of hepatic lipid metabolism disorders in duck production.

营养代谢失调引起的脂质代谢紊乱会影响家禽生长和健康。研究发现，苏氨酸在调节脂质代谢中起着重要作用，但其具体分子机制还不清楚。申请人前期研究发现，饲粮缺乏苏氨酸可增加肉鸭肝脏脂质沉积，并且参与JAK-STAT通路的信号转导。已有研究表明，JAK-STAT通路中STAT蛋白磷酸化调节脂质代谢。提示苏氨酸可能通过STAT蛋白磷酸化介导调控肉鸭肝脏脂质沉积。因此，本项目首先探明苏氨酸对肉鸭肝脏脂质沉积和STAT蛋白磷酸化水平的影响，采用磷酸化蛋白组学明确STAT蛋白磷酸化的主要亚型（STATn）及其磷酸化位点；并在体外验证苏氨酸对肉鸭肝脏原代细胞脂质沉积和STATn蛋白磷酸化水平的影响；最后，利用定点突变技术，验证STATn去磷酸化后苏氨酸对肉鸭肝脏原代细胞脂质沉积的影响。研究旨在揭示苏氨酸通过STATn磷酸化调控肉鸭肝脏脂质沉积的分子机制，为肉鸭生产中营养性预防肝脏脂质代谢紊乱提供理论依据。

为了研究苏氨酸调控北京鸭肝脏脂质沉积的分子机制，本项目首先测定苏氨酸对北京鸭肝脏脂质沉积和蛋白磷酸化的影响，然后在细胞水平上验证苏氨酸对肉鸭肝脏细胞甘油三酯和STAT3蛋白表达以及磷酸化的影响，最后通过过表达技术和定点突变技术研究STAT3磷酸化在苏氨酸调节北京鸭肝脏脂质沉积中的作用。结果表明饲粮中苏氨酸过量对北京鸭生长性能无影响，但是苏氨酸缺乏会降低北京鸭平均体重、日增重、平均采食量，增加耗料增重比；饲粮缺乏苏氨酸增加血浆中CHO、HDLC、LDLC和肝脏TG含量，饲粮苏氨酸过量对这些指标无影响；磷酸化蛋白组学鉴定到259个磷酸化差异位点，共有198个磷酸化蛋白差异显著，其中116个磷酸化蛋白上调，82个磷酸化蛋白下调，其中STAT3-S728磷酸化下调。用不同苏氨酸水平培养肉鸭肝脏原代细胞，结果表明培养基中缺乏苏氨酸增加肝脏原代细胞中TG含量，降低STAT3蛋白表达和STAT3-S728和STAT3-Y706磷酸化水平。过表达STAT3和STAT3-S728磷酸化位点突变载体会降低肉鸭肝脏原代细胞中甘油三酯含量，并且促进苏氨酸降低肉鸭肝脏细胞甘油三酯含量的作用；最后过用STAT3、STAT3-S728、STAT3-Y706和STAT3-Y705-S728过表达载体，发现STAT3、STAT3-S728和STAT3-Y706可以降低肉鸭肝脏细胞甘油三酯含量，而过表达STAT3-Y705-S728会增加肉鸭肝脏细胞甘油三酯含量。表明STAT3-S728和STAT3-Y706对肉鸭肝脏甘油三酯沉积的调节具有补偿作用，并且苏氨酸通过STAT3-Y706-S728磷酸化调控肉鸭肝脏脂质沉积。