应用脂质组学/代谢组学研究果蝇dAcsl影响个体发育缺陷的机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871194
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1107.营养与代谢生理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Long-chain acyl-coenzyme A synthetases (ACSL) play a pivotal role in the biosynthesis of membrane lipids (e.g. phospholipids) and neutral lipids, and participate in numerous pathways controlling essential aspects of physiology such as lipid metabolism, signal transduction and cold-induced thermogenesis. ACSL4 represents the very first gene found to be implicated in the manifestation of non-specific X-1inked mental retardation(MRX)that is associated with fatty acid metabolism. Mutants of dAcsl, the Drosophila ortholog of human ACSL3/4, exhibit severe developmental defects spanning the entire body. The precise mechanisms pertaining to how mutation in dAcsl perturbs lipid homeostasis that underlie the whole-body developmental defects observed in dAcsl mutants, however, have remained unclear. Global lipidomic and metabolomic analyses can facilitate a better understanding of the mechanistic function of dAcsl via unravelling quantitative perturbations in the levels of its enzymatic substrates, products, as well as metabolic intermediates in dAcsl mutants relative to controls. Thus, an omics-oriented approach is expected to confer a non-biased and wholesome view of the metabolic landscape altered by dAcsl mutation, providing novel insights to phenotypic defects instigated by dAcsl mutation. We propose to apply systematic lipidomic and metabolomic analyses to dissect the global lipidomic/metabolomic profiles of Drosophila dAcsl mutants across development. Based on the omics profiles, molecular candidates implicated in dAcsl-driven metabolic dysfunction will be deciphered. Next, in-depth functional assays will be conducted by fine-tuning the expression of essential metabolites. By combining approaches in systems biology, genetics as well as molecular and cellular biology, we strive to derive the precise pathogenic mechanisms that essentially underlie developmental defects resulting from dAcsl mutation.
长链脂酰辅酶A(ACSL)是调控膜脂(磷脂等)及中性脂等合成的一个枢纽,参与脂类代谢、信号转导、寒冷刺激下产热等多个分子途径。ACSL4基因是第一个被发现与机体脂肪酸代谢相关的非综合征型X染色体连锁智力障碍致病基因。果蝇ACSL3/4的同源基因dAcsl突变体存在严重的全身发育缺陷,但dAcsl如何通过影响脂代谢及其他代谢过程进而影响全身发育缺陷的分子细胞机制目前还不清楚。探索dAcsl对细胞代谢与及机体发育障碍的影响需要分析脂质组以及主要代谢物的影响。根据其产物、底物以及其他代谢产物的含量变化,从全面代谢的角度阐明dacsl缺失的致病机理。本项目拟计划应用系统脂质组学、代谢组学方法分析果蝇突变体发育过程中的全脂谱图、代谢变化规律,选取相关的关键因子,对它们进行深入的功能分析和表达调控的研究。集合生物信息学、遗传、分子和细胞生物学、生物化学手段,明确dAcsl缺失的致病机理。

结项摘要

能量稳态和脂质稳态的维持对于生命体来说十分重要,脂质稳态的失衡会导致体内的代谢紊乱,并进一步诱发生理疾病,例如血脂的紊乱与肥胖、糖尿病和心血管疾病直接相关。本课题以果蝇为模型探索肠道、血淋巴与脂肪体之间的脂质稳态。我们发现果蝇长链脂酰辅酶A合酶(dAcsl)在脂肪体中敲降后会影响肠道和血淋巴中的中性脂质水平,导致血淋巴中中性脂含量减少,而肠道中积累大量的中性脂。同时还伴随着其他器官,如脑、成虫盘中中性脂含量的减少。通过脂组学手段我们发现,除肠道中中性脂的变化外,在脂肪体中出现了鞘糖脂代谢异常,大量鞘糖脂含量减少,而底物神经酰胺大量积累。. 为探索相关机制,我们对脂肪体进行蛋白组学检测,通过通路分析发现脂肪体中内质网、内质网蛋白进程和蛋白糖基化修饰等通路在dAcsl敲降组中降低,同时内质网中出现明显的内质网应激现象。并且我们发现血淋巴和脂肪体中的脂蛋白含量明显降低,由于果蝇的脂蛋白仅在脂肪体中形成,所以我们推测,由于脂肪体中的脂蛋白含量降低导致血淋巴中脂蛋白含量相应减少,最终不足以从肠道中吸收脂质,导致肠道从食物中吸收的营养滞留在肠道中,并大量积累。当我们在dAcsl RNAi背景下过表达载脂蛋白apoLpp时可以部分恢复肠道中性脂质积累的表型,表明脂蛋白介导了dAcsl敲降导致肠道脂质堆积的过程。由于脂蛋白需要糖基化修饰才能形成成熟的蛋白,如果其不能正常糖基化则会被降解。我们通过小范围的遗传筛选发现当在脂肪体中敲降糖基化相关酶CG9035后也会出现肠道中性脂脂质积累的表型,表明了CG9035可能参与到了脂蛋白的成熟过程中。同时dAcsl的敲降会导致内质网膜系统紊乱,并导致内质网膜形态异常。. 综上所述,我们认为dAcsl在脂肪体敲降后导致内质网结构异常,脂蛋白糖基化过程受到影响,不能正确折叠,进一步导致脂蛋白降解,最终分泌到血淋巴中的脂蛋白不足以从肠道中转运其从食物中吸收的脂质,最终导致肠道出现中性脂质异位积累的现象。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High-coverage lipidomics for functional lipid and pathway analyses
用于功能性脂质和通路分析的高覆盖率脂质组学
  • DOI:
    10.1016/j.aca.2020.11.024
  • 发表时间:
    2021-01-20
  • 期刊:
    ANALYTICA CHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Lam, Sin Man;Wang, Zehua;Shui, Guanghou
  • 通讯作者:
    Shui, Guanghou
Rebaudioside A Enhances Resistance to Oxidative Stress and Extends Lifespan and Healthspan in Caenorhabditis elegans.
莱鲍迪甙 A 增强秀丽隐杆线虫的氧化应激抵抗力并延长寿命和健康寿命
  • DOI:
    10.3390/antiox10020262
  • 发表时间:
    2021-02-08
  • 期刊:
    Antioxidants (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li P;Wang Z;Lam SM;Shui G
  • 通讯作者:
    Shui G
Integration of lipidomics and metabolomics for in-depth understanding of cellular mechanism and disease progression
整合脂质组学和代谢组学,深入了解细胞机制和疾病进展
  • DOI:
    10.1016/j.jgg.2019.11.009
  • 发表时间:
    2020-02-20
  • 期刊:
    JOURNAL OF GENETICS AND GENOMICS
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Wang, Raoxu;Li, Bowen;Shui, Guanghou
  • 通讯作者:
    Shui, Guanghou
A multi-omics investigation of the composition and function of extracellular vesicles along the temporal trajectory of COVID-19
沿 COVID-19 时间轨迹的细胞外囊泡组成和功能的多组学研究
  • DOI:
    10.1038/s42255-021-00425-4
  • 发表时间:
    2021-06-22
  • 期刊:
    NATURE METABOLISM
  • 影响因子:
    20.8
  • 作者:
    Lam, Sin Man;Zhang, Chao;Shui, Guanghou
  • 通讯作者:
    Shui, Guanghou
Extensive Profiling of Polyphenols from Two Trollius Species Using a Combination of Untargeted and Targeted Approaches
结合非目标和目标方法对两种金莲花的多酚进行广泛分析
  • DOI:
    10.3390/metabo10030119
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    METABOLITES
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Tian, He;Zhou, Zhiyang;Lam, Sin Man
  • 通讯作者:
    Lam, Sin Man

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税光厚的其他基金

果蝇鞘磷脂影响生物节律的机制探索
  • 批准号:
    92057202
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    289 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
L001治疗非酒精性脂肪性肝病的功效及机制探索
  • 批准号:
    31671226
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    61.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
绘制秀丽线虫全脂信息谱图并解析各种脂类在秀丽线虫不同发育阶段和衰老进程中的作用
  • 批准号:
    31371515
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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

        graph TD
          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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