环腺苷酸结合神经病靶标酯酶调控脂滴形成的研究

As an endoplasmic reticulum-anchored phospholipase, neuropathy target esterase (NTE) catalyzes deacylation of phosphatidylcholine and lysophosphatidylchline. In the recent years, our preliminary finding showed that cAMP affected the association of NTE with lipid droplet (LD), the triacylglycerol storage organelle, and NTE activity on the surface of LD had an effect on the morphology of LD. Thus, cAMP may interact directly with NTE and act on cell and LD phospholipids metabolism to regulate LD formation. On the basis of the revelation of the association of NTE with LDs regulated by the binding of cAMP and NTE, this proposal aims to reveal the regulatory role of NTE localization and protein levels in LD formation from cell biology perspective; and to investigate the effect of NTE on cellular and LD lipids and the relative enzymes involved in phospholipids and triacylglycerol metabolism pathways from biochemical perspective. These results not only are deep revelation the construct and function of NTE, but also are new findings of the regulatory mechanism of LD formation in neural cells. Furthermore, these results may provide new basis to reveal the mechanism of the nervous system diseases related to NTE.

神经病靶标酯酶(neuropathy target esterase，NTE)作为一种内质网膜上的磷脂酶，催化调控卵磷脂和溶血卵磷脂代谢。近期我们初步发现cAMP影响NTE与脂肪的储存细胞器—脂滴的结合，并且脂滴上的NTE活性影响脂滴的形态。因此，cAMP可能结合NTE，作用细胞和脂滴的磷脂代谢而调控脂滴的形成。本项目在明确cAMP结合环核苷酸结合结构域调控NTE的亚细胞定位的基础上，从细胞角度揭示NTE的表达和细胞定位在细胞脂滴形成中的调控作用，从生物化学角度研究NTE对细胞和脂滴的脂质成分的影响，及其对卵磷脂和脂肪代谢途径中酶的表达调控作用，阐明NTE调控脂滴形成的作用机制。研究结果不仅是深入认识NTE的结构和细胞功能，而且是脂滴形成的调控机制的新发现，为进一步揭示NTE相关神经系统疾病的发生机制奠定基础。

作为一种内质网膜上的磷脂酶，神经病靶标酯酶(neuropathy target esterase, NTE)调控卵磷脂和溶血卵磷脂代谢。本项目在明确NTE亚细胞(内质网和脂滴)定位的基础上，揭示NTE在脂滴生成和脂质代谢中的作用。研究发现：(1) 含有3个环核苷酸结合结构域(cNMP(cyclic nucleotide monophosphate)-binding domain, CBD)的调节域在NTE的内质网正常定位中起一定作用，缺失整个调节域会导致内质网聚集。缺失任意一个CBD并不影响NTE的正常定位，而缺失其中2个CBD，则导致内质网的聚集，这表明CBD的协同作用，才能保证NTE的正确内质网定位。(2) cAMP通过第3个CBD 调控NTE与脂滴的相互作用，并且这种作用依赖于NTE的催化结构域。NTE与脂滴的结合并不影响其催化活性，也不影响细胞内脂滴的形成。(3) NTE的敲减并不影响细胞内的脂肪水平和脂滴形成。(4) NTE的催化域(即酯酶活性域(NTE esterase region, NEST) 不仅结合脂滴，并且抑制脂滴的融合生长，影响脂滴的形成。稳定表达NEST降低细胞内溶血卵磷脂水平，但不影响卵磷脂含量。同时促进细胞内脂肪的积累，降低游离脂肪酸的含量。脂质组学结果表明，NEST的稳定表达对细胞内其他多种脂质的代谢起着间接的调控作用。定量PCR检测发现，NEST的表达通过促进二酰基甘油酰基转移酶1的表达增加脂肪的合成。这些结果从细胞角度揭示NTE在细胞内的分布定位，从生物化学角度明确了NTE对细胞脂质代谢的影响。项目结果是不仅是对NTE的结构和细胞功能的深入认识，而且为进一步揭示NTE相关神经系统疾病的发生机制奠定了基础。