磷酸丙糖异构酶乙酰化修饰在特发性肺纤维化发生发展中的作用机制研究

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a kind of chronic, progressive pulmonary fibrosis disease. Due to the abnormal changes of glycolysis pathway in idiopathic pulmonary fibrosis, it is suggested that key enzymes in glycolysis pathway may play critical roles in development of idiopathic pulmonary fibrosis. Currently, direct effect of post translation modification of key enzymes in glycolysis on development of IPF has not been reported. Our preliminary results show that acetylated modification occurred at lysine residue of triosephosphate isomerase (TPI) promotes its degradation through autophagy. Furthermore, expression of TPI in idiopathic pulmonary fibrosis was elevated and regulated differentiation of fibroblast into myofibroblasts. However, it is necessary to further study mechanisms of acetylation of TPI, define the specific autophagy pathway of acetylated TPI degradation, and explore regulation and functional role of TPI acetylation in development of IPF. This project will focus on clarifying post translational modification of TPI and defining its effect on development of idiopathic pulmonary fibrosis.

特发性肺纤维化是一类进行性肺间质纤维化疾病，亟需有效治疗方法。糖酵解途径在特发性肺纤维化发生异常改变，提示糖酵解途径中关键酶可能为特发性肺纤维化治疗提供有效靶点。乙酰化修饰是蛋白翻译后表达调控的重要机制，然而目前尚无糖酵解中关键酶乙酰化修饰在特发性肺纤维化中作用机制的报道。我们前期研究发现在特发性肺纤维化中磷酸丙糖异构酶蛋白水平升高，进而促进成纤维细胞分化为成肌纤维细胞；并且磷酸丙糖异构酶可发生乙酰化修饰，进而促进其蛋白通过自噬途径降解。但是，磷酸丙糖异构酶如何进行乙酰化修饰，其乙酰化修饰通过何种自噬途径促进蛋白降解，以及在特发性肺纤维化的发生发展过程中磷酸丙糖异构酶的乙酰化修饰影响成纤维细胞分化的作用机制需进一步研究。本研究将针对以上科学问题从细胞，动物和临床样本等多层次展开深入研究，阐明磷酸丙糖异构酶乙酰化修饰在特发性肺纤维化发生发展中的作用机制，为临床诊疗提供新的思路和方案。

特发性肺纤维化 (Idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是一类慢性、 进展性肺纤维化疾病，是最常见的一类特发性间质性肺炎。随着我国老龄化进程的发展，特发性纤维化的发病率逐年上升。患者平均生存期约3年，预后情况差于乳腺癌、结直肠癌等肿瘤。磷酸丙糖异构酶（triosephosphate isomerase, TPI）是糖酵解途径中的一个催化酶，通过调节磷酸丙糖的转化平衡，在控制细胞代谢流向中发挥重要作用。越来越多的研究表明TPI1的差异表达能够影响糖酵解途径的发生。然而， TPI1 在特发性肺纤维化发生发展中的作用尚未见报道。研究表明，代谢酶的乙酰化修饰能够影响蛋白质的稳定性，调控蛋白质的降解过程。但是，TPI1蛋白的乙酰化修饰及其在特发性纤维化发生过程中作用尚未有报道。. 本研究主要通过细胞生物学、分子生物学及动物实验等多种试验方法从不同方面阐明TPI1蛋白及其乙酰化修饰在特发性纤维化发生过程中的作用及其主要机制。. 本研究发现TPI1蛋白高表达于特发性肺纤维化患者肺组织中，敲低TPI1表达可显著抑制博来霉素（Bleomycin，BLM）诱导的小鼠特发性肺纤维化的发生。TPI1蛋白的差异表达能够显著影响TGF-β1诱导的成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化。机制研究表明TPI1蛋白第69位赖氨酸残基（K69）为其主要发生乙酰化修饰位点；HDAC家族中的HDAC11蛋白能够与TPI1蛋白结合，催化TPI1蛋白K69位点的去乙酰化修饰；SIRT家族蛋白对TPI1蛋白的乙酰化修饰没有影响。此外，我们还发现TPI1蛋白的去乙酰化修饰能够显著促进TPI1蛋白通过分子伴侣介导的溶酶体途径降解。本研究发现乙酰化修饰与糖酵解途径在特发性肺纤维化发生过程中的交互作用，为特发性肺纤维化的临床治疗提供了新的靶点。