秀丽隐杆线虫持久幼虫的脂质分子基础:在进入、维持和退出持久幼虫期间,膜动态调节脂质代谢的生理意义

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500654
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0506.糖、脂生物化学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The proposed study aims to employ Caenorhabditis elegans (C elegans) dauer entry, survival and exit as a paradigm to investigate global regulation of lipid metabolism in response to varying nutritional and environmental inputs, with particular emphasis on the possible roles of changing membrane dynamics in influencing the storage and mobilization of fat depots. Due to the unique membrane features of C elegans, the study is expected to reveal novel insights pertaining to membrane regulation of fat depot accumulation and utilization. We observed PUFA-enriched membrane compositions in dauers that may reduce the solubility of sphingolipids and cholesterols. Accordingly, reductions in sphingomyelins (SM), ceramides (Cer), and sphingosyl PE (PECer), as well as free cholesterols (Cho) were observed in dauers compared to other larval stages. Our preliminary findings therefore suggest that dauer larva may have vastly different membrane lipid dynamics, based on their phospholipidome and sphingolipidome compositions, compared to other larval stages. The physiological significance of these PUFA-enriched membrane regions awaits further verification. We hypothesize that dauers utilize these PUFA-enriched regions to exclude sphingolipids/cholesterol-enriched domains operative in other larval stages in order to set forth an alternative array of metabolic pathways unique to dauer entry and endurance. Distinct cluster of triacylglycerides (TAGs) features comprising at least one saturated or monounsaturated fatty acyl moieties were specifically increased in dauers. The selective accumulation of these TAGs would also translate to the inhibition of saturated and monounsaturated fatty acids release in dauers. The selective hydrolysis of TAGs may have specific physiological relevance for dauer endurance, for instance, in preventing the worms from exiting the dauer state. How the worms coordinate various lipid-related enzymes in concert to orchestrate such defined patterns of TAG hydrolysis, however, warrants further investigation. The proposed study aims to obtain a global, temporal map of changing membrane dynamics during dauer entry, dauer recovery as well as prolonged dauer survival and to unravel the possible associations between specific membrane signatures with fat mobilization and/or fat storage under varying nutritional inputs. The physiological impact of these membrane signatures would be verified using RNAi of specific lipid-related genes or in relevant mutants. Research on these alternative forms of membrane regulation on fat metabolism may confer novel insights on the pathogenesis of human obesity and the metabolic syndrome; as such mechanisms may operate in a temporal- or regional-dependent manner in higher mammalian systems.
项目旨在利用秀丽线虫持久幼虫作为范例来研究应对不同营养环境的脂代谢整体调节,并强调膜动态变化可能对脂肪存储/动员的影响。我们发现与其他幼虫阶段相比,持久幼虫的膜组分富含多不饱和脂肪酸(PUFA)。相应地,持久幼虫鞘磷脂和游离胆固醇含量较少。因此, 持久幼虫有着截然不同的脂膜动态。持久幼虫很可能利用PUFA-富集区域来排除在其他幼虫阶段操作的鞘脂/胆固醇富集域,从而提供一种进入和维持持久幼虫阶段特有的代谢途径。并且,我们发现持久幼虫中含有饱和或单不饱和脂肪酸的三酰基甘油(TAG)特异增加。此项目期望通过组学途径取得在进入、恢复及延长寿命阶段持久幼虫膜动态的全面了解,并阐明在不同营养环境中特异膜特征与脂肪动员或存储之间的关联。由于线虫脂膜成分独特,此研究期望揭示关于膜调节脂肪存储和利用的新机制。这些特异的膜机制或在哺乳动物中在特定时间或区域操作,并对人类肥胖和代谢综合征的发病机理赋予新的见解。

结项摘要

膜调节脂肪代谢的研究可为人类肥胖和代谢综合征的发病机制提供新的见解,并揭示人类肥胖和2型糖尿病的新治疗目标。Dauers是线虫发育的休眠期,具有独特的膜脂组成,与其它线虫发育期相比,中性脂储备极为丰富。Dauers能够对其脂质储备进行定量分配,以确保甘油三酯的逐步水解,从而达到缓慢释放能量以确保持久生存,还能够在食物再供应后迅速调动其三酰甘油储存,恢复正常发育。本研究以Dauer为研究范式,研究了膜脂对脂肪动员的调节作用。采用基于液相色谱连接质谱的脂组学方伐 (包括对不同脂肪酰部分的多个反应监测转变),我们证明,与其他发育阶段相比,秀丽线虫Dauer幼虫的膜磷脂中含有独特的多不饱和脂肪酸富集。磷脂中的酯化多不饱和脂肪酸在dauer维持整个过程中呈现暂时性积累,随后在滞育终止前急剧下降。酯化的多不饱和脂肪酸的减少伴随着未结合多不饱和脂肪酸及其相应的下游氧化衍生物(即类花生酸)的增加。广泛磷脂谱图揭示,磷脂化的多不饱和脂肪酸对于维持dauer休眠非常重要,主要通过抑制类花生酸的产生;并且维持膜脂稳态的失败与dauer阶段的终止有关。目前,对从脂组学结果鉴定的脂肪代谢候选基因后续的RNAi和突变体研究工作对Dauer存活、Dauer进入和Dauer退出的影响仍然在进行中。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Metabolomics through the lens of precision cardiovascular medicine
精准心血管医学视角下的代谢组学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Genetics and Genomics
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Sin ManLam;YuanWang;BowenLi;JieDu;GuanghouShui
  • 通讯作者:
    GuanghouShui
Biological relevance of fatty acyl heterogeneity to the neural membrane dynamics of Rhesus macaques during normative aging
正常衰老过程中脂肪酰基异质性与恒河猴神经膜动力学的生物学相关性
  • DOI:
    10.18632/oncotarget.11190
  • 发表时间:
    2016-08-30
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lam SM;Chua GH;Li XJ;Su B;Shui G
  • 通讯作者:
    Shui G
An integrated method for direct interrogation of sphingolipid homeostasis in the heart and brain tissues of mice through postnatal development up to reproductive senescence
一种直接询问小鼠心脏和脑组织从产后发育到生殖衰老的鞘脂稳态的综合方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Sin ManLam;RaoxuWang;HuanMiao;BowenLi;GuanghouShui
  • 通讯作者:
    GuanghouShui
Sequestration of polyunsaturated fatty acids in membrane phospholipids of Caenorhabditis elegans dauer larva attenuates eicosanoid biosynthesis for prolonged survival
秀丽隐杆线虫幼虫膜磷脂中多不饱和脂肪酸的隔离会减弱类二十烷酸的生物合成,从而延长存活时间
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Redox Biology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Sin Man Lam;Zehua Wang;Jie Li;Xun Huang;Guanghou Shui
  • 通讯作者:
    Guanghou Shui
Lipidomics, en route to accurate quantitation
脂质组学,迈向准确定量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biochim Biophys Acta
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sin ManLam;HeTian;GuanghouShui
  • 通讯作者:
    GuanghouShui

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其他文献

Lipid-gene regulatory network reveals coregulations of triacylglycerol with phosphatidylinositol/lysophosphatidylinositol and with hexosyl-ceramide
脂质基因调控网络揭示了三酰甘油与磷脂酰肌醇/溶血磷脂酰肌醇以及己糖基神经酰胺的共调节
  • DOI:
    10.1093/petrology/egu037
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Biochimica et Biophysica Acta-Molecular and Cell Biology of Lipids
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Wang Wei;Xin Jingxue;Yang Xiao;Lam Sin Man;Shui Guanghou;Wang Yong;Huang Xun
  • 通讯作者:
    Huang Xun
What can lipidomics tell us about the pathogenesis of Alzheimer disease?
关于阿尔茨海默病的发病机制,脂质组学能告诉我们什么?
  • DOI:
    10.1515/hsz-2015-0207
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Biological Chemistry
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xiang Yanhui;Lam Sin Man;Shui Guanghou
  • 通讯作者:
    Shui Guanghou
Tip60-mediated lipin 1 acetylation and ER translocation determine triacylglycerol synthesis rate
Tip60介导的脂质1乙酰化和ER易位决定三酰甘油合成率
  • DOI:
    10.1038/s41467-018-04363
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Li Terytty Yang;Song Lintao;Sun Yu;Li Jingyi;Yi Cong;Lam Sin Man;Xu Dijin;Zhou Linkang;Li Xiaotong;Yang Ying;Zhang Chen Song;Xie Changchuan;Huang Xi;Shui Guanghou;Lin Shu Yong;Reue Karen;Lin Sheng Cai
  • 通讯作者:
    Lin Sheng Cai
A harlequin ichthyosis pig model with a novel ABCA12 mutation can be rescued by acitretin treatment
阿维A治疗可挽救具有ABCA12新突变的丑角鱼鳞病猪模型
  • DOI:
    10.1093/jmcb/mjz021
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Molecular Cell Biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Wang Xiao;Cao Chunwei;Li Yongshun;Hai Tang;Jia Qitao;Zhang Ying;Zheng Qiantao;Yao Jing;Qin Guosong;Zhang Hongyong;Song Ruigao;Wang Yanfang;Shui Guanghou;Lam Sin Man;Liu Zhonghua;Wei Hong;Meng Anming;Zhou Qi;Zhao Jianguo
  • 通讯作者:
    Zhao Jianguo
Effects of constant light exposure on sphingolipidomics and progression of NASH in high‐fat‐fed rats
持续光照对高脂喂养大鼠鞘脂组学和 NASH 进展的影响
  • DOI:
    10.1111/jgh.15005
  • 发表时间:
    2020-02-06
  • 期刊:
    Journal of Gastroenterology and Hepatology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    F. Yue;K. Xia;Lin Wei;Lin Xing;Shanyu Wu;Ying Shi;Lam Sin Man;G. Shui;Xingwei Xiang;Ryan D. Russell;Dongmei Zhang
  • 通讯作者:
    Dongmei Zhang

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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