AMPK-PGC1α/NRF1-DNMT1通路调控的mtDNA甲基化在肝脏胰岛素抵抗中的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31701025
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1105.整合生理学与整合生物学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Loss of mitochondrial homeostasis which includes the function, biogenesis, degradation and dynamics of mitochondria is a major factor causing the hepatic insulin resistance. Nuclear DNA methylation has been well demonstrated in regulating mitochondrial homeostasis and playing roles in hepatic insulin resistance. However it remains unknown whether the mitochondrial DNA (mtDNA) methylation could regulate mitochondrial homeostasis and hepatic insulin resistance as well. Our preliminary data show that the expression of AMPK-PGC1α/NRF1-DNMT1 pathway was changed, the frequency of total mtDNA 5mC was increased and the mRNA levels of mtDNA-encoded components of respiratory chain were decreased in insulin resistance-mouse liver, indicating that the mtDNA methylation might regulate hepatic insulin resistance via mitochondrial homeostasis. Therefore, we propose that nutritional imbalance-induced alteration of AMPK-PGC1α/NRF1-DNMT1 pathway mediates mtDNA methylation to affect mitochondrial homeostasis, then, leading to hepatic insulin resistance. In the present study, we will employ cellular and animal insulin resistance models to draw the hepatic mtDNA methylation map. Then, we will use gene manipulation techniques to elucidate the molecular mechanisms of mtDNA methylation in regulating mitochondrial homeostasis and hepatic insulin resistance on both the cellular and animal levels. The present project is expected to identify a novel mechanism on how disturbance of mitochondrial homeostasis contributes to hepatic insulin resistance from mitochondrial epigenetics and provide novel therapeutic targets for the prevention and treatment of type 2 diabetes.
线粒体稳态(功能、生成、降解和动态变化)失衡是肝脏胰岛素抵抗发生的关键因素,已知核DNA甲基化可以调控线粒体稳态,但线粒体DNA(mtDNA)甲基化能否调控线粒体稳态并参与胰岛素抵抗尚无报道。近期我们发现胰岛素抵抗小鼠肝脏中AMPK-PGC1α/NRF1-DNMT1通路发生改变,mtDNA总体甲基化频率显著升高,mtDNA编码呼吸链亚基mRNA水平显著降低,提示mtDNA甲基化可能调控线粒体稳态并参与肝脏胰岛素抵抗。我们据此假设:营养失衡下AMPK-PGC1α/NRF1-DNMT1调控的mtDNA甲基化升高,影响线粒体稳态,进而导致肝脏胰岛素抵抗。本课题将利用细胞和动物胰岛素抵抗模型绘制肝脏mtDNA甲基化图谱,通过细胞和动物水平的基因操作阐明mtDNA甲基化调控线粒体稳态和肝脏胰岛素抵抗的分子机制,期望从线粒体表观遗传学角度揭示肝脏胰岛素抵抗形成的新机制,并为2型糖尿病的防治提供新靶点。

结项摘要

近年来表观遗传学在代谢紊乱相关疾病的研究中得到了广泛关注。线粒体作为细胞的能量工厂,其稳态失衡是导致胰岛素抵抗和代谢紊乱发生的关键因素,但线粒体DNA(mtDNA)甲基化能否调控线粒体稳态并参与胰岛素抵抗尚无报道。在本课题中,我们发现mtDNA甲基化能够通过调控线粒体稳态,参与肝脏胰岛素抵抗的发生。本课题取得的主要研究进展如下:(1)建立肝脏胰岛素抵抗条件下mtDNA甲基化修饰图谱,明确mtDNA甲基化能够通过抑制线粒体编码基因的转录进而调控线粒体稳态;(2)明确调控mtDNA甲基化的主要分子为AMPK/DNMT1,发现AMPK可能作用于DNMT1上游,通过促进DNMT1的线粒体转位调控mtDNA甲基化,进一步调节线粒体稳态和胰岛素抵抗的发生;(3)建立DNMT1和携带线粒体导肽的mtDNMT1过表达小鼠模型,发现DNMT1和mtDNMT1过表达小鼠肝脏中mtDNA甲基化升高,出现线粒体稳态失衡和胰岛素抵抗的表型,进一步验证了mtDNA甲基化调控线粒体稳态参与肝脏胰岛素抵抗的研究假设。.综上所述,本课题从线粒体表观遗传学角度揭示了线粒体稳态失衡参与肝脏胰岛素抵抗形成的新机制,并为2型糖尿病、肥胖、脂肪肝等代谢紊乱相关疾病的防治提供了新靶点。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Aqueous extract of Houttuynia cordata ameliorates aortic endothelial injury during hyperlipidemia via FoxO1 and p38 MAPK pathway
鱼腥草水提取物通过 FoxO1 和 p38 MAPK 通路改善高脂血症期间的主动脉内皮损伤
  • DOI:
    10.1016/j.jff.2019.103510
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Journal of Functional Foods
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liu Xuyun;Cao Ke;Lv Weiqiang;Liu Jing;Gao Jing;Wang Yan;Qin Chuan;Liu Jianshu;Zang Weijin;Liu Jiankang
  • 通讯作者:
    Liu Jiankang
Benefits of the soluble and insoluble fractions of bitter gourd in mice fed a high-fat diet
苦瓜可溶性和不溶性部分对高脂饮食小鼠的益处
  • DOI:
    10.1016/j.jff.2018.01.002
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Journal of Functional Foods
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Xu Jie;Cao Ke;Feng Zhihui;Liu Jiankang
  • 通讯作者:
    Liu Jiankang
Punicalagin improves hepatic lipid metabolism via modulation of oxidative stress and mitochondrial biogenesis in hyperlipidemic mice
安石榴苷通过调节高脂血症小鼠的氧化应激和线粒体生物合成改善肝脏脂质代谢
  • DOI:
    10.1039/d0fo01545h
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    FOOD & FUNCTION
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Cao, Ke;Wang, Kexin;Liu, Jiankang
  • 通讯作者:
    Liu, Jiankang
Herba houttuyniae Extract Benefits Hyperlipidemic Mice via Activation of the AMPK/PGC-1α/Nrf2 Cascade
鱼腥草提取物通过激活 AMPK/PGC-1α/Nrf2 级联对高脂血症小鼠有益
  • DOI:
    10.3390/nu12010164
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    NUTRIENTS
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Cao, Ke;Lv, Weiqiang;Liu, Jiankang
  • 通讯作者:
    Liu, Jiankang
Punicalagin attenuates endothelial dysfunction by activating FoxO1, a pivotal regulating switch of mitochondrial biogenesis
安石榴苷通过激活 FoxO1(线粒体生物发生的关键调节开关)来减轻内皮功能障碍
  • DOI:
    10.1016/j.freeradbiomed.2019.03.011
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    FREE RADICAL BIOLOGY AND MEDICINE
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liu, Xuyun;Cao, Ke;Liu, Jiankang
  • 通讯作者:
    Liu, Jiankang

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  • 发表时间:
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  • 发表时间:
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    2013
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  • 作者:
    狄乾斌;刘欣欣;曹可
  • 通讯作者:
    曹可

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孕期缺氧诱发子代胰岛素抵抗的线粒体表观遗传学机制研究
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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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