Site-1 protease-mediated lipid metabolism in lymphatic vascular development

位点 1 蛋白酶介导的淋巴血管发育中的脂质代谢

• 批准号: 10400114
• 负责人: Lijun Xia
• 金额: $ 43.7万
• 依托单位: OKLAHOMA MEDICAL RESEARCH FOUNDATION
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2020-08-01 至 2024-05-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10400114
• 关键词: Address; Anabolism; Apoptosis; Blood; Blood Vessels; Cardinal vein; Cell membrane; Cells; Cellular Metabolic Process; Cholesterol; Cholesterol Homeostasis; Complement; Data; Defect; Development; Diabetes Mellitus; Dietary Fats; Dorsal; Embryonic Development; Endothelial Cells; Endothelium; Exhibits; Feedback; Genes; Genetic Transcription; Glutamine; Glycolysis; Golgi Apparatus; Human; Immune; Impairment; Infection; Inflammation; Intercellular Fluid; KDR gene; Knowledge; Lead; Lipids; Lymphangiogenesis; Lymphatic; Lymphatic Endothelial Cells; Lymphatic Endothelium; Lymphedema; Malignant Neoplasms; Mediating; Membrane; Metabolic Pathway; Metabolism; Modeling; Mus; Mutant Strains Mice; Names; Neoplasm Metastasis; Obesity; Operative Surgical Procedures; Pathology; Peptide Hydrolases; Phenotype; Physiological; Primary Lymph Sac; Process; Proliferating; Reporting; Research; Role; SRE-2 binding protein; Serine Protease; Signal Transduction; Site; Skin; Structure; Testing; Vascular Endothelial Growth Factor C; Vascular Endothelial Growth Factor Receptor-3; Vascular System; Wild Type Mouse; absorption; base; cell growth; cholesterol biosynthesis; driving force; early embryonic stage; experimental study; fatty acid oxidation; immune function; in vitro Assay; in vivo; inhibitor; insight; knock-down; lipid metabolism; lymphatic development; lymphatic vasculature; lymphatic vessel; migration; mouse development; mutant; novel; novel therapeutics; rapid growth; receptor; site-1 protease; subcutaneous; trafficking; transcription factor; tumor

The lymphatic vascular system is essential for transporting interstitial fluid, dietary fat, and immune cells. Defects  in these functions contribute to lymphedema, impaired lipid absorption, obesity, abnormal immune function, and  cancer metastasis. During embryonic development, lymphangiogenesis is robust, primarily driven by vascular  endothelial growth factor C (VEGF-­C)-­mediated activation of VEGFR-­3, a main VEGF-­C receptor on lymphatic  endothelial cells (LECs). Emerging evidence has shown the metabolism of endothelial cells is critical for vascular  development. Changes in EC metabolic pathways are found in pathologies such as cancer and diabetes as well. But  most research has been focused on blood endothelial metabolic pathways. Despite a few recent pioneering studies,  knowledge of LEC metabolism during lymphangiogenesis is limited. There is an unmet need to bridge the knowledge  gap between cellular metabolism and lymphatic vascular development. Site-­1 protease (S1P), encoded by  membrane-­bound transcription factor peptidase, site 1 (MBTPS1), is a serine protease in the Golgi apparatus. S1P is  a key regulator of cholesterol biosynthesis by proteolytic activation of a membrane-­bound latent transcription factor,  sterol-­regulatory element binding protein 2 (SREBP2). Recently, we found that mice with inducible endothelial cell-­ specific deficiency of S1P (iEC Mbtps1-­/-­, Mbtps1f/f;;Cdh5CreERT2) exhibited severe subcutaneous lymphedema and  defective lymphatic vasculature during development. Our pilot experiments also showed that mice with LEC-­specific  deficiency of SREBP2 (LEC Srebf2-­/-­, Srebf2f/f;;Lyve1Cre) had a similar lymphatic vascular defect during  development. These strong in vivo preliminary data support the central hypothesis that S1P/SREBP2-­mediated  cholesterol biosynthesis is required for lymphatic vascular development.  We will test the central hypothesis through two Aims: 1) determine whether lymphatic endothelial S1P/SREBP2-­ mediated cholesterol biosynthesis is required for lymphatic vascular development. We will characterize LEC cellular  defects, such as differentiation, migration, and proliferation, of S1P or SREBP2-­deficient mice at different stages of  embryonic development. These in vivo analyses will be complemented by in vitro assays using LECs isolated from  wild-­type (WT) or mutant mice as well as primary human LECs;; 2) determine mechanisms by which S1P/SREBP2-­ mediated cholesterol biosynthesis regulate lymphangiogenesis. Based on our preliminary results, we will primarily  test the hypothesis S1P/SREBP2-­mediated cholesterol biosynthesis is required for sustained VEGFR3 signaling  mainly by in vitro assays using WT or mutant LECs as well as human LECs with knockdown of S1P/SREBP2 or  functional inhibitors to S1P and SREBP2.  Based on strong preliminary data, our proposed study will reveal novel insights into roles of S1P-­mediated lipid  metabolism in lymphatic vascular development. Our study may lead to novel therapeutic opportunities for  pathologies with lymphatic vascular defects.

淋巴血管系统对于运输间质液、膳食脂肪和免疫细胞至关重要。 缺陷  这些功能会导致淋巴水肿、脂质吸收受损、肥胖、免疫功能异常，以及  癌症转移。 在胚胎发育过程中，淋巴管生成非常旺盛，主要由血管驱动  内皮生长因子 C (VEGF-C) 介导的 VEGFR-3 激活，VEGFR-3 是淋巴管上的主要 VEGF-C 受体  内皮细胞（LEC）。 新的证据表明内皮细胞的代谢对于血管至关重要  发展。 EC 代谢途径的变化也存在于癌症和糖尿病等疾病中。 但  大多数研究都集中在血液内皮代谢途径。 尽管最近有一些开创性的研究，  对淋巴管生成过程中 LEC 代谢的了解有限。 桥梁知识的需求尚未得到满足  细胞代谢和淋巴血管发育之间的差距。 位点 1 蛋白酶 (S1P)，编码为  膜结合转录因子肽酶位点 1 (MBTPS1) 是高尔基体中的一种丝氨酸蛋白酶。 S1P 是  通过膜结合潜在转录因子的蛋白水解激活来调节胆固醇生物合成，  甾醇调节元件结合蛋白 2 (SREBP2)。 最近，我们发现具有诱导性内皮细胞的小鼠 S1P（iEC Mbtps1-/-、Mbtps1f/f；；Cdh5CreERT2）的特定缺乏表现出严重的皮下淋巴水肿和  发育过程中淋巴管系统有缺陷。 我们的试点实验还表明，具有 LEC 特异性的小鼠  SREBP2 缺乏症（LEC Srebf2-/-、Srebf2f/f;;Lyve1Cre）在  发展。 这些强有力的体内初步数据支持 S1P/SREBP2 介导的中心假设  胆固醇生物合成是淋巴血管发育所必需的。  我们将通过两个目标检验中心假设：1) 确定淋巴内皮 S1P/SREBP2- 介导的胆固醇生物合成是淋巴血管发育所必需的。 我们将描述 LEC 蜂窝网络的特征  S1P 或 SREBP2 缺陷小鼠在不同阶段的缺陷，例如分化、迁移和增殖  胚胎发育。 这些体内分析将通过使用从  野生型 (WT) 或突变小鼠以及原代人类 LEC；；2) 确定 S1P/SREBP2- 的机制 介导的胆固醇生物合成调节淋巴管生成。 根据我们的初步结果，我们将主要  测试假设 S1P/SREBP2 介导的胆固醇生物合成对于持续的 VEGFR3 信号传导是必需的  主要通过使用 WT 或突变体 LEC 以及敲低 S1P/SREBP2 或的人类 LEC 进行体外测定  S1P 和 SREBP2 的功能性抑制剂。  基于强有力的初步数据，我们提出的研究将揭示对 S1P 介导的脂质作用的新见解  淋巴管发育中的新陈代谢。 我们的研究可能会带来新的治疗机会  伴有淋巴血管缺陷的病理。