ARF鸟苷酸交换因子BIG1定向调控ABCA1功能的分子机制

ATP结合盒转运体A1 (ABCA1) 被认为是治疗动脉粥样硬化（AS）相关心血管疾病的重要靶点，它在细胞膜的定位和循环是受膜泡转运机制精确调控的，不仅是其功能发挥的必要条件，而且对于细胞内胆固醇的正常调控和HDL的形成至关重要。根据文献和我们的前期研究发现膜泡转运的一个关键分子ARF鸟苷酸交换因子BIG1在调控细胞表面ABCA1的表达，胆固醇的外排和新生HDL的形成等方面具有重要的作用。因此我们提出"BIG1可能是定向调控ABCA1功能的抗AS潜在新靶标"这一假说。本项目采用细胞和动物实验相结合，充分利用功能缺失和功能获得技术，深入探讨BIG1对ABCA1的定向转运和循环、胆固醇外排、HDL的形成等方面的影响，以期阐明"BIG1通过介导ABCA1的细胞膜定向转运和循环周转，调控其在胆固醇外排和HDL生成中的功能发挥"这一调控机制设想，从而提出一条独立于ABCA1转录机制的治疗AS新途径。

ATP结合盒转运体A1（ABCA1）是胆固醇逆向转运的关键分子，主要通过介导胆固醇流出，与贫脂或无脂的载脂蛋白A-I（apoA-I）结合，生成新生盘状高密度脂蛋白，而具有抗动脉粥样硬化（AS）的功能。ABCA1在细胞膜的定位和循环周转是受膜泡转运机制精确调控的，不仅是其功能发挥的必要条件，而且对于细胞内胆固醇的正常调控和HDL的形成至关重要。ARF鸟苷酸交换因子BIG1主要通过催化ARF释放GDP，结合GTP从而激活ADP核糖基化因子（ARFs），在真核细胞内高尔基、内涵体和质膜之间的物质转运过程中发挥重要的调控作用。我们研究发现，ABCA1转运体与BIG1形成蛋白复合体存在大鼠肝脏分离的囊泡中，证明两者具有直接的交互作用；而在apoE敲除鼠与阿托伐他汀治疗鼠的肝脏中，两者伴随着血脂水平共同升高和降低，提示两者在体内存在相互作用。与之前的报道一致，细胞膜的ABCA1分布与胆固醇外排水平成正相关，证实ABCA1的正常周转在脂质代谢中的重要作用。BIG1不影响ABCA1的生成，而是调控新生ABCA1蛋白经由高尔基体转运至胞膜的过程；BIG1干扰抑制ABCA1的内化及循环显著减少从而减少了胞膜ABCA1水平；我们还发现BIG1对ABCA1的调控作用主要是通过活化其下游靶标ARF1蛋白实现的。在动物水平上，我们建立LV-shBIG1质粒干预小鼠高脂模型，并采用非变性梯度凝胶电泳的方法从in vivo和in vitro证明BIG1干扰可减少贫脂HDL的形成，而过表达BIG1野生型质粒增加贫脂HDL的生成，过表达BIG1功能缺失型质粒不具有这种作用。与此相应，，BIG1干扰后肝脏脂质明显增多，SREBP1C表达显著增加。此外，我们还发现干扰BIG1明显抑制了LPS刺激引起的NF-κB信号通路的活化，抑制了炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α的分泌。其机制可能是通过上调了ABCA1的表达，从而减少细胞膜上脂筏的含量而实现。本项目的研究表明BIG1通过调控ABCA1的转运在脂质代谢、HDL生成以及炎症等方面具有重要作用，有可能为AS的治疗提供新的治疗靶点。