Foxo/NFkB Interactions in the Regulation of Metabolic Homeostasis

Foxo/NFkB 相互作用在代谢稳态调节中的作用

基本信息

  • 批准号:
    9905512
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-05-05 至 2021-09-20
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Metabolic and innate immune responses, two primitive systems critical for the long-term homeostasis of multi-cellular organisms, have evolved to promote cooperative, adaptive responses against diverse environmental challenges. Conversely, over-nutrition associated with modern high-calorie diets often leads to mis-regulation of metabolic-innate immune interactions and the development of metabolic diseases, such as obesity and type II diabetes. Thus, there is a critical need to characterize the mechanistic connection and coordination of these responses. The goal of our research is to use the fruit fly, Drosophila melanogaster, as a simple model system to uncover the origin of metabolic-innate immune interactions in order to advance our knowledge of diet-mediated metabolic imbalances in humans. In this proposal, we plan to characterize a novel interaction between the innate immune transcription factor NFkB and the insulin-responsive metabolic transcription factor Foxo. NFkB transcription factors, evolutionarily conserved regulators of innate immunity, are emerging as a critical node in the bidirectional communication and coordination of metabolic and innate immune signaling pathway interactions. Using Drosophila, an important model organism for the study of metabolism and integrative physiology, we have previously established a role for Foxo transcriptional function in the control of NFkB-mediated innate immune responses. We now provide further evidence that diet-dependent NFkB activity in the Drosophila fatbody (similar to mammalian adipose tissue) can also impact lipid homeostasis through the regulation of Foxo function; establishing a cellular Foxo/NFkB 'homeostatic module' that governs metabolic and innate immune responses through mutual regulation of transcription factor activity. Drosophila provide an invaluable, genetically tractabl model to characterize this module, as these signaling networks are conserved from flies to humans. Interestingly, the Drosophila fatbody combines functions of nutrient and pathogen sensing organs, highlighting the inherent association between metabolic state and innate immune function. There are three specific aims to this proposal: (i) To assess the role of fatbody-specific NFkB activity in the regulation of lipid homeostasis; (ii) to characterize the molecular and cellular interaction between Foxo and NFkB; and (iii) to assess the role of fatbody-specific Foxo/NFkB interactions in the regulation of nutrient- dependent metabolic adaptation. Using the powerful genetic tools available in Drosophila, coupled with integrative molecular, cellular, physiological, and high-throughput diet-mediated approaches, we will define this interaction at multiple levels of biological organization. Exploiting Drosophila to explore th origin of metabolic-innate immune interactions holds tremendous promise for an enhanced rate of uncovering both novel disease mechanisms and pharmaceutical targets aimed at treating the underlying metabolic imbalances that lead to pathologies such as obesity and type II diabetes.
 描述(由申请人提供):代谢和先天免疫反应是对多细胞生物体的长期稳态至关重要的两个原始系统,它们已经发展到促进针对与现代相关的各种离线环境挑战的合作性、适应性反应。高热量饮食常常导致代谢先天免疫相互作用的错误调节和代谢疾病的发展,例如肥胖和二型糖尿病,因此,迫切需要描述这些反应目标的机制联系和协调。我们的研究的重点是使用果蝇(果蝇)作为一个简单的模型系统来揭示代谢-先天免疫相互作用的起源,以增进我们对人类饮食介导的代谢失衡的了解。表征了先天免疫转录因子 NFkB 和胰岛素反应性代谢转录因子 Foxo 之间的新型相互作用,NFkB 转录因子是先天免疫的进化保守调节因子,正在成为双向通讯中的关键节点。代谢和先天免疫信号通路相互作用的协调。利用果蝇(一种用于研究代谢和综合生理学的重要模型生物),我们之前已经确定了 Foxo 转录功能在控制 NFkB 介导的先天免疫反应中的作用。进一步的证据表明,果蝇脂肪体(类似于哺乳动物脂肪组织)中的饮食依赖性 NFkB 活性也可以通过建立细胞 Foxo/NFkB 功能来影响脂质稳态;通过转录因子活性的相互调节来控制代谢和先天免疫反应的“稳态模块”提供了一个宝贵的、可遗传的模型来表征该模块,因为这些信号网络从果蝇到人类都是保守的,暗示着果蝇的脂肪体功能结合在一起。该提案有三个具体目标:(i)评估脂肪体特异性 NFkB 活性在脂质调节中的作用。稳态;(ii) 表征 Foxo 和 NFkB 之间的分子和细胞相互作用;以及 (iii) 使用现有的强大遗传工具评估脂肪体特异性 Foxo/NFkB 相互作用在调节营养依赖性代谢适应中的作用。果蝇,结合分子、细胞、生理和高通量饮食介导的综合方法,我们将在生物组织的多个层面上定义这种相互作用,以探索果蝇的起源。代谢先天免疫相互作用为提高发现新疾病机制和药物靶点的速度带来了巨大希望,这些机制和药物靶点旨在治疗导致肥胖和 II 型糖尿病等病理的潜在代谢失衡。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
NF-κB Shapes Metabolic Adaptation by Attenuating Foxo-Mediated Lipolysis in Drosophila.
NF-κB 通过减弱果蝇中 Foxo 介导的脂肪分解来塑造代谢适应。
  • DOI:
    10.1016/j.devcel.2019.04.009
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Maral Molaei;Crissie V;ehoef;ehoef;J. Karpac
  • 通讯作者:
    J. Karpac
Muscle Directs Diurnal Energy Homeostasis through a Myokine-Dependent Hormone Module in Drosophila.
果蝇的肌肉通过肌因子依赖性激素模块指导昼夜能量稳态。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017-07-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhao, Xiao;Karpac, Jason
  • 通讯作者:
    Karpac, Jason
Diet-MEF2 interactions shape lipid droplet diversification in muscle to influence Drosophila lifespan.
饮食-MEF2 相互作用塑造肌肉中的脂滴多样化,从而影响果蝇的寿命。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Zhao, Xiao;Li, Xiaotong;Shi, Xiangyu;Karpac, Jason
  • 通讯作者:
    Karpac, Jason
The Drosophila midgut and the systemic coordination of lipid-dependent energy homeostasis.
果蝇中肠和脂质依赖性能量稳态的系统协调。
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