下丘脑GPR45与leptin信号互作机制研究
批准号:
32071139
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
吴晓晖
依托单位:
学科分类:
整合生理学与整合生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴晓晖
中文摘要
肥胖是现代社会面临的重大健康挑战。我们用基因突变小鼠筛选肥胖相关基因时,发现G蛋白偶联受体GPR45失活抑制下丘脑JAK2/STAT3通路,影响弓形核POMC表达及POMC神经元活性,虽不改变进食,但导致个体能量消耗减少和肥胖。我们进一步发现GPR45与瘦素(leptin)信号存在明确功能互作。Leptin是下丘脑调控代谢的主要信号系统,可通过POMC神经元影响进食、产热和能量消耗,失活可致严重肥胖,但其功能多样性具体机制还不明确。我们的发现为解析leptin信号多样性提供了新视角。本项目将分析GPR45和leptin受体LepR突变小鼠的代谢变化,下丘脑GPR45和LepR的组织细胞分布,以及分子和细胞水平的互作方式,明确下丘脑GPR45与leptin信号间的影响方式、交汇节点和分子调控,了解其对神经元发育和功能及个体代谢的影响,为下丘脑代谢调控机制提供新知识,为干预肥胖提供新启示。
英文摘要
Obesity is one of the most prominent health threats in modern society. We have identified GPR45 through a genetic screen for obese loci in mice. GPR45 encodes an orphan G protein coupled receptor that mainly expresses in the centeral nervous system. Hypothalamic JAK2/STAT3 signaling is suppressed in GPR45 mutants, so do POMC expression and the neuronal activity of POMC neurons. GPR45 disruption does not interfere with food intake, but reduces energy expenditure, which leads to obesity in young animals. Our further analysis detected genetic interactions between GPR45 and leptin signaling, as animals bearing mutations of both GPR45 and leptin receptor (LepR) exhibit obesity LepR dependently. Leptin/LepR signaling is well known as the major signaling systems involved in hypothalamic regulation of energy metabolism. Deleting LepR in POMC neurons causes not only morbid obesity, but also hyperphagia, decreased thermogenesis, and reduced energy expenditure. Given overlapped phenotypes and clear genetic interaction we found, GPR45 provides an unique opportunity to dissect cellular and molecular mechanism underlying complex fucntions of leptin singaling and POMC neurons. Thus, we propose detailed phenotypic, cellular, expressional, and molecular analysis of the interaction between GPR45 and leptin signaling in mutant animals and cultured cells. By revealing the mechanisms regulating GPR45 and leptin signal crosstalk, we shall deepen our understanding of hypothalamic functions in metabolic regulation, and may find new insights benefiting the campaign against obesity.
肥胖是现代社会面临的重大健康挑战。我们用基因突变小鼠筛选肥胖相关基因时,发现G蛋白偶联受体GPR45失活抑制下丘脑JAK2/STAT3通路,导致个体能量消耗减少和肥胖,并进一步发现GPR45与下丘脑调控代谢的瘦素(leptin)信号存在明确功能互作。..我们研究了GPR45和瘦素信号间的相互作用,发现双突变小鼠的肥胖和代谢异常表型与瘦素受体LepR突变小鼠相似,下丘脑弓形核部分神经元也可同时表达两种蛋白。给与Gpr45突变小鼠瘦素无法减少其摄食或增加下丘脑STAT3活性。在培养神经细胞系中Gpr45可提高LepR接受瘦素刺激后的磷酸化响应,在小鼠LepR神经元敲除Gpr45也能导致小鼠肥胖。这些都显示Gpr45参与瘦素信号对能量代谢的调控。我们还发现不同酪氨酸残基的磷酸化影响JAK2与GPR45或LepR的结合,GPR45 和 JAK2 都能与 E3 泛素连接酶互作,过表达 Gpr45 或E3 泛素连接酶后细胞内 JAK2 泛素化和磷酸化增加,提示了JAK2在Gpr45和瘦素信号交叉串联中的重要作用。..研究还发现Gpr45失活可导致小鼠基础体温下降,4 ℃暴露时整体产热及氧耗减少、失温过快。突变小鼠棕色脂肪脂滴累积增加,寒冷应激下脂解动员效率及线粒体UCP1蛋白表达下降,提示棕色脂肪产热调节受损。进一步分析发现突变小鼠棕色脂肪酪氨酸羟化酶表达降低,中缝苍白核c-FOS阳性神经元减少,表明交感神经活性下降。POMC神经元特异敲除Gpr45也有类似表型。这些工作首次发现Gpr45参与调节产热与体温维持,并提示POMC神经元在其中的重要作用。..在项目支持下,我们也对肥胖基因筛选发现的肝配蛋白B型受体1 (EphB1)进行了研究,发现EphB1突变引起能耗降低和肥胖。EphB1表达于下丘脑,突变导致促肾上腺皮质激素释放激素Crh和促甲状腺素释放激素Trh表达下降,在下丘脑原代细胞中抑制EphB1也有类似效果。进一步发现,EphB1能与PI3K调节亚基直接互作,失活引起PI3K/AKT通路活性下降,导致直接调节Crh与Trh转录的Creb蛋白磷酸化减弱。这些工作揭示了EphB1通过PI3K/AKT-Creb信号通路调节Crh与Trh表达,进而调节能量代谢的可能机制,有关成果已被Obesity杂志接收。
基于新GPCR突变的肥胖小鼠模型鉴定与研究
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批准号:81570756
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项目类别:面上项目
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资助金额:100.0万元
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批准年份:2015
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负责人:吴晓晖
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依托单位:
先天性肾脏和尿路异常GEN1突变小鼠模型培育与研究
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批准号:81270763
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项目类别:面上项目
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资助金额:130.0万元
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批准年份:2012
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负责人:吴晓晖
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依托单位:
高尔基体蛋白Otg1调控血糖功能的发现与机理研究
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批准号:81170789
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项目类别:面上项目
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资助金额:68.0万元
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批准年份:2011
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负责人:吴晓晖
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依托单位:
一个小鼠巨齿突变的表型分析、基因克隆及初步功能研究
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批准号:30671109
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项目类别:面上项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2006
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负责人:吴晓晖
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依托单位:
大鼠PB因子技术体系相关方法研究
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批准号:30550006
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:200.0万元
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批准年份:2005
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负责人:吴晓晖
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依托单位:
果蝇kuzbanian基因介导旁侧促进的遗传分析
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批准号:30270694
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项目类别:面上项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2002
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负责人:吴晓晖
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依托单位:
Lats调控动物尺寸的功能研究
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批准号:90208023
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2002
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负责人:吴晓晖
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依托单位:
国内基金
海外基金