GPI锚去脂酰基酶Bst1p突变促进COPII囊泡转运甘油二酯的机制研究
批准号:
32101033
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李丹
依托单位:
学科分类:
糖、脂生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李丹
中文摘要
甘油二酯(DAG)在细胞内堆积可导致内质网、高尔基体等细胞器的脂膜稳态失衡。脂质转运是解决脂质堆积造成膜系统破坏的方法之一,然而关于DAG在细胞内的转运调控机制目前还没有研究。申请人在前期的研究中发现DAG在内质网聚集形成颗粒结构可引发细胞器损伤和自噬缺陷,而初步的基因组筛选发现,Bst1p敲除可以抑制DAG颗粒形成且不降低DAG总量。因此提出以下假说:细胞存在负责转运DAG的机制,Bst1p突变的作用可能是抑制GPI-APs进入COPII囊泡,导致货物分选过程的严谨性降低,进而促进内质网成分DAG被COPII囊泡装载转运。为了验证以上假说,拟通过以下方案开展研究:(1)验证COPII囊泡在DAG转运过程中的必要性;(2)探索货物分选过程的严谨性与DAG转运的关系;(3)阐明GPI锚蛋白与货物分选严谨性以及DAG转运之间的关系;(4)寻找并研究其他可能参与DAG转运的蛋白。
英文摘要
The accumulation of diacylglycerol (DAG) could induce the dysfunction of membrane system of endoplasmic reticulum (ER), Golgi and other cell organelles. Lipid transport is one method to solve this damage caused by lipid over accumulation. However, the mechanism of DAG transport hasn’t been reported now. In previous studies, we found that over accumulated DAG could be assembled into particles on the ER which could induce the dysfunction of cell organelles and autophagy. While, Bst1p knock-out was found to be able to inhibit the formation of DAG particles in our early genome screening work. Therefore, the following hypothesis was put forward: there are mechanisms being responsible for DAGs transport in the cell, and the role of Bst1p mutation may be to inhibit GPI-APs from entering COPII vesicles, which could attenuate ER retention stringency and lead to the transport of DAG by COPII vesicles. To verify the above hypothesis, the following work is proposed to carry out: (1) to verify the necessity of COPII vesicles in DAG transportation; (2) to test the relationships between ER retention stringency and DAG transport; (3) to evaluate the relationship of GPI anchor building, GPI anchor protein sorting, ER retention stringency and DAG transport; (4) to complete the remaining genome-wide screening work and find other mechanisms that may involve in DAG transport.
本研究通过对酵母突变体库的筛选,在bst1突变体的基础上,进一步发现并确认了elo2或elo3敲除也可以在不改变细胞内总甘油酯含量的基础上,起到恢复细胞器形态,恢复细胞自噬的功能。由于对亚细胞器COPII囊泡的分离存在技术难度,原本对BST1基因可能通过COPII囊泡调控甘油二酯转运的假说没有研究清楚。基于对突变体库的筛选结果,本项目将后续的研究重点调整到对elo2、elo3基因功能的研究上。结果发现在elo2、elo3基因敲除之后,细胞内神经酰胺的脂肪酸链长从C24和C26变成C16和C18,而这种链长的改变可能导致DAG从内质网转移到细胞膜,短链神经酰胺参与组成的脂膜具有更好的流动性和膜融合效率。考虑到短链神经酰胺对脂膜物理化学性质的影响,本研究推测短链脂肪酸可能通过改变脂膜性质使DAG通过在脂膜间的自由扩散定位到细胞质,或者使DAG运输蛋白激活促进DAG的转运。内质网聚集的DAG形成颗粒状聚集,这可能与其容易进行层相到非层相(lamellar-to-nonlamellar)转变的物理性质有关。另外DAG积累聚集后发生高尔基体蛋白定位异常导致高尔基体结构解聚功能丧失,这可能是因为内质网DAG的聚集直接导致内质网与高尔基体之间的蛋白质和脂质运输异常,高尔基体不能获取行使自己功能所必须的脂类和蛋白成分。在本实验中DAG积累对线粒体结构的影响可能是DAG直接影响线粒体膜融合,也可能是DAG影响调控脂膜融合的蛋白功能。本研究为脂膜的脂肪酸链长度构成及相对应的功能变化,提供了新的研究方向。
国内基金
海外基金