溶酶体运输相关蛋白BLOS1在肝细胞脂代谢中的作用机制研究

BLOS1, encoded by Bloc1s1 gene, is a subunit of BLOC-1 complex which is implicated in the biogenesis of lysosome or lysosome-related organelles. The ubiquitous conditional Bloc1s1-knockout (KO) mice are embryonic lethal, which is distinct from other viable BLOC-1-deficient mice, suggesting that BLOS1 may play different roles in the complex. Our preliminary results showed a reduction of lipid droplets (LDs) accumulation in hepatocytes, lower serum very low-density lipoprotein (VLDL) and higher serum low-density lipoprotein (LDL) in liver-specific Bloc1s1-KO mice (Bloc1s1-cKO). Fluorescence-labeled LDL endocytosis assays indicated that LDL endocytosis was inhibited in Bloc1s1-cKO hepatocytes. Immunoblotting assays showed that the expression level of LDL receptor (LDLR) was significantly reduced. In this project, we aim to elucidate the molecular and cellular mechanism of impaired LDLR expression and LDs biogenesis, and to establish the link between reduced LDLR expression and impaired LDs biogenesis. This will provide insights into the mechanisms of hepatic lipid metabolism and the pathogenesis of dyslipidemia.

BLOS1是由Bloc1s1基因编码的参与溶酶体及其相关细胞器生物发生过程中的蛋白复合体BLOC-1的组成亚基之一，其广泛敲除会使小鼠胚胎致死，有别于其他亚基缺陷引起的病理表型。提示BLOS1可能具有不依赖于BLOC-1复合体的重要作用。我们的前期研究发现肝细胞特异性Bloc1s1基因敲除小鼠（cKO）的肝细胞中脂滴积累减少，且伴随着血浆极低密度脂蛋白（VLDL）减少和低密度脂蛋白（LDL）增加。荧光标记LDL内吞实验表明该小鼠的肝细胞LDL内吞受阻，肝组织LDL受体（LDLR）蛋白表达水平显著减少。本项目将从LDLR转录、合成、运输及降解等不同角度分析LDLR减少的机制；阐明导致肝细胞脂滴数量减少的原因；并通过阻断/拯救LDL内吞实验，进一步阐明脂滴减少和LDLR表达降低的内在联系。本项目的开展将为深入研究BLOS1在LDL内吞调控的分子机制及理解脂代谢紊乱的发生机制方面具有重要意义。

血浆中的低密度脂蛋白（LDL）在机体的脂代谢中有重要的调节作用，通常其含量可以用来预测心血管疾病发生的风险。本研究构建了在肝细胞中特异性敲除BLOS1的编码基因BLOC1S1的突变体小鼠（cKO）模型，发现该小鼠肝组织中脂滴含量减少并伴随着血浆中LDL水平增加。进一步的研究发现，cKO小鼠肝脏的LDL受体（LDLR）含量与对照小鼠相比呈极显著的减少，并且cKO小鼠肝细胞对LDL的内吞有障碍。蛋白相互作用实验表明，BLOS1可以与LDLR,以及已报道的参与内体系统运输的两个微管动力蛋白复合体kinesin-2和kinesin-3组分相互作用。对相关基因敲降后的细胞系进行活细胞成像观察后发现，BLOS1和Kinesin-2组分编码基因敲降后均会导致参与LDLR内吞进入细胞后再回收到细胞膜过程的再循环内体（recycling endosomes）运动的障碍。以上结果表明，BLOS1可能作为微管动力蛋白复合体的组成成分参与再循环内体沿微管的运动，从而调控LDL受体内吞后再循环到细胞膜上的过程。