Molecular and cellular analysis of the ABHD5/PNPLA3 metabolon in lipid homeostasis

ABHD5/PNPLA3 代谢在脂质稳态中的分子和细胞分析

基本信息

  • 批准号:
    10296888
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-19 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract The balance between triacylglycerol (TAG) storage and mobilization in adipose tissue and liver is critical to metabolic health as the dysregulation during obesity can produce ectopic accumulation of lipids in muscle and liver, resulting in the progression to diabetes and fatty liver disease (FLD). Thus, an important long-term scientific goal is to understand the tissue-specific molecular mechanisms that control TAG metabolism in order to discover novel therapies. Patatin-Like Phospholipase Domain Containing 3 (PNPLA3) is a protein that is highly expressed in lipogenic tissues, like fat and liver, and is highly upregulated under conditions that promote fat storage. Importantly, a common genetic variant of PNPLA3, I148M, is the greatest known risk factor for developing FLD and its pathological sequelae. In recently published and preliminary data, we demonstrate that α/β hydrolase domain containing protein 5 (ABHD5), an enzyme co-activator, strongly interacts with PNPLA3 and the disease-causing I148M variant is a gain-of-function. Furthermore, the interaction between PNPLA3 I148M and ABHD5 is particularly effective in promoting cellular TAG retention, which likely plays a central role in disease progression. Importantly, the ABHD5/PNPLA3 interaction can be dynamically regulated by endogenous fatty acids and synthetic ABHD5 ligands. This work will examine the basic mechanism of how ABHD5 regulates the function of PNPLA3 and the I148M variant in adipocytes and hepatocytes using high resolution imaging techniques, proximity proteomics and metabolic tracers/lipidomics in conjunction with robust genetic models and an integrative panel of endogenous fatty acid ligands and chemical probes. Our Specific Aims are: 1) To determine the molecular basis for the interaction of ABHD5 with WT PNPLA3 and I148M and the subcellular location and dynamic trafficking of ABHD5 complexes in adipocytes and hepatocytes using high resolution fluorescence and transmission electron microscopy. 2) To determine the location and ligand-dependent protein composition of the ABHD5/PNPLA3 and ABHD5/ PNPLA3 I148M metabolons using nonbiased proximity proteomics and directed immunoprecipitation. 3) To dissect the metabolic function of the ABHD5/PNPLA3 and ABHD5/PNPLA3 I148M metabolons in adipocytes and hepatocytes using gain- and loss- of-function genetics and selective endogenous and synthetic ABHD5 ligands in conjunction with isotope tracers and lipidomics. These goals, which are well aligned with the mission of the NIH will be implemented within a discovery platform that maximizes integration across level of analysis (molecular, organelle, cells and tissues) to provide a robust analysis of ABHD5/PNPLA3 function, thereby improving our understanding of how lipids levels are regulated and identify novel points for therapeutic intervention in obesity related disorders.
项目摘要/摘要 脂肪组织和肝脏中三酰基甘油(TAG)储存与动员之间的平衡对于代谢健康至关重要,因为肥胖期间的失调可以产生肌肉和肝脏中脂质的生态积累,从而导致糖尿病和脂肪肝病(FLD)的发展。这是一个重要的长期科学目标是了解控制TAG代谢的组织特异性分子机制,以发现新型疗法。含有3(PNPLA3)的patatin样磷脂酶结构域是一种在脂肪生成组织(如脂肪和肝脏)中高度表达的蛋白质,并且在促进脂肪储存的条件下高度更新。重要的是,PNPLA3(I148M)的常见遗传变异是发展FLD及其病理后遗症的最大危险因素。在最近发表和初步数据中,我们证明了含有蛋白5(ABHD5)的α/β水解酶结构域(一种酶共激活剂)与PNPLA3强烈相互作用,引起疾病的I148m变体是一种功能。此外,PNPLA3 I148M和ABHD5之间的相互作用在促进细胞标签保留方面特别有效,这可能在疾病进展中起着核心作用。重要的是,ABHD5/PNPLA3相互作用可以通过内源性脂肪酸和合成ABHD5配体动态调节。 This work will examine the basic mechanism of how ABHD5 regulates the function of PNPLA3 and the I148M variant in adipocytes and hepatocytes using high resolution imaging techniques, proximity proteomics and metabolic tracers/lipidomics in conjunction with robust genetic models and an integrated panel of endogenous fatty acid ligands and chemical problems.我们的具体目的是:1)确定ABHD5与WT PNPLA3和I148M相互作用的分子基础,以及使用高分辨率荧光和传输电子显微镜在脂肪细胞和肝细胞中ABHD5复合物的亚细胞位置和动态运输。 2)使用无偏置的接近蛋白质组学和定向的免疫药物,确定ABHD5/ PNPLA3和ABHD5/ PNPLA3 I148M代谢物的位置和依赖配体的蛋白质组成。 3)在脂肪细胞和肝细胞中使用ABHD5/PNPLA3和ABHD5/PNPLA3 I148M代谢物的代谢功能,并使用功能性遗传学和选择性的内源性和合成ABHD5配体依靠ISOPOPES和LIPIDIDONON和LIPIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDIDENON。这些目标与NIH的使命非常吻合,将在一个发现平台中实施,该平台最大化跨分析水平(分子,细胞器,细胞和组织)的整合,以提供对ABHD5/PNPLA3功能的强大分析,从而提高了我们对脂质水平的理解,并确定了对质地介入的新颖点,以提高我们对脂质水平的理解。

项目成果

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