Rab8a介导骨骼肌中脂滴与线粒体互作分子机制的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91954109
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Exercise is widely used in the clinics to treat metabolic diseases, whose therapeutic effects are largely mediated by skeletal muscle. Muscle contraction during exercise promotes mobilization of triglycerides in the lipid droplets (LDs) and increases oxidation of the resultant fatty acids in the mitochondria. It has been shown that muscle contraction can increase the contact of the LDs with the mitochondria, which may facilitate the transfer of fatty acids from the LDs into the mitochondria. But how muscle contraction regulates the association of the LDs with the mitochondria remains unclear. The applicant recently found that a small G protein Rab8a was present on both LDs and mitochondria. Muscle contraction enhanced the GTP-bound form of Rab8a in parallel with an increase of interaction between LDs and mitochondria. Deletion of Rab8a in skeletal muscle shifted substrate preference for glucose during running exercise and impaired the mice running capacity. Moreover, deletion of Rab8a impaired muscle lipid uptake and oxidation in response to AMPK activator AICAR. Based on these preliminary results, the applicant put forward a working hypothesis as follows. Rab8a may mediate the interaction between LDs and mitochondria in skeletal muscle in response to exercise/muscle contraction, which facilitates the transfer of fatty acids from the LDs into the mitochondria for oxidation during exercise. The applicant will use genetic engineering mouse models in combination with proteomics, biochemistry, physiology, and pharmacology to study this working hypothesis.
骨骼肌作为体内最大的代谢器官,其脂质积累、代谢与许多疾病密切相关,通过运动疗法调控骨骼肌的脂质代谢已经广泛用于代谢类疾病的治疗。研究发现在饥饿或肌肉收缩状态下,骨骼肌细胞内储存的脂滴会分解并释放脂肪酸进入线粒体进行氧化供能,然而从脂滴动员脂肪酸转运到线粒体的生物学过程和具体调控机制仍不清楚。脂滴被报道可以与其他多种细胞器和结构相互作用,申请人前期工作发现骨骼肌纤维中也发现了线粒体和脂滴有很强的共定位,在骨骼肌细胞中小G蛋白Rab8a同时存在于脂滴和线粒体结构上;且在运动刺激下,Rab8a的活性、脂滴和线粒体的互作程度以及骨骼肌的脂质代谢均发生改变。基于以上研究背景及前期研究结果,申请人出如下科学假说:Rab8a可能介导骨骼肌细胞中脂滴与线粒体的相互作用,调控运动过程骨骼肌线粒体对脂肪酸的氧化。申请人将利用基因工程小鼠模型结合蛋白质组学、生物化学、生理学以及药理学等多种手段研究这一工作假设。

结项摘要

骨骼肌作为体内最大的代谢器官,其脂质积累、代谢与许多疾病密切相关,通过运动疗法调控骨骼肌的脂质代谢已经广泛用于代谢类疾病的治疗。研究发现在饥饿或肌肉收缩状态下,骨骼肌细胞内储存的脂滴会分解并释放脂肪酸进入线粒体进行氧化供能,然而从脂滴动员脂肪酸转运到线粒体的生物学过程和具体调控机制仍不清楚。. 脂滴被报道可以与其他多种细胞器和结构相互作用,我们前期工作发现骨骼肌纤维中也发现了线粒体和脂滴有很强的共定位。研究表明过表达PLIN5会增加脂滴与线粒体互作,缺失PLIN5羧基末端部分会使得脂滴无法招募线粒体,而PLIN5主要定位在脂滴膜上,与之对应的定位在线粒体膜上的相互作用蛋白目前仍未找到。Rab小G蛋白是膜动力和膜转运的关键调控因子,调控多种细胞生物学过程。Rab小G蛋白还直接参与调控细胞器互作过程,提示着我们Rab小G蛋白可能也直接参与到了脂滴和线粒体互作的过程中。. 我们深入探究了脂肪酸从脂滴转运到线粒体的生物学过程和具体调控机制,发现能量感受器AMPK参与调控了脂肪酸从脂滴到线粒体的转运过程。我们筛选到了一个关键的Rab小G蛋白 Rab8a 作为脂滴的线粒体受体,与肌肉细胞中的脂滴相关蛋白PLIN5形成束缚复合物。AMPK增加了与GTP结合的活性形式Rab8a,它通过在饥饿时与PLIN5结合来促进脂滴-线粒体相互作用。Rab8a和PLIN5互作还招募了ATGL,促进了脂解使得脂肪酸从脂滴到线粒体进行β-氧化。骨骼肌电镜也发现Rab8a 骨骼肌缺失会减少骨骼肌中脂滴-线粒体互作。在小鼠表型上,Rab8a 骨骼肌缺失降低了小鼠耐力和运动过程中的脂肪酸利用率。我们的研究结果证明了Rab8a作为骨骼肌中脂滴的线粒体受体,与PLIN5结合形成束缚复合物介导了脂滴与线粒体互作并调控骨骼肌脂肪酸利用的关键作用,阐明了运动对脂质稳态控制的调节机制。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spatiotemporal regulation of insulin signaling by liquid-liquid phase separation.
液-液相分离对胰岛素信号传导的时空调节
  • DOI:
    10.1038/s41421-022-00430-1
  • 发表时间:
    2022-07-05
  • 期刊:
    CELL DISCOVERY
  • 影响因子:
    33.5
  • 作者:
    Zhou, Kun;Chen, Qiaoli;Chen, Jiamou;Liang, Derong;Feng, Weikuan;Liu, Minjun;Wang, Qi;Wang, Ruizhen;Ouyang, Qian;Quan, Chao;Chen, Shuai
  • 通讯作者:
    Chen, Shuai
Rab8a as a mitochondrial receptor for lipid droplets in skeletal muscle
Rab8a 作为骨骼肌中脂滴的线粒体受体
  • DOI:
    10.1016/j.devcel.2023.01.007
  • 发表时间:
    2023-02-27
  • 期刊:
    DEVELOPMENTAL CELL
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Ouyang, Qian;Chen, Qiaoli;Chen, Shuai
  • 通讯作者:
    Chen, Shuai

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RalGAP复合体调控胰岛素分泌分子作用机制的研究
  • 批准号:
    82000736
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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