O-GlcNAc糖基化修饰介导GRB2/STAT3通路调控小胶质细胞活化在代谢性炎症中的作用研究
批准号:
32101027
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:
段程伟
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:
段程伟
中文摘要
糖基转移酶OGT介导的底物蛋白糖基化修饰在小胶质细胞活化和代谢性疾病中发挥重要功能。本课题组发现OGT与接头蛋白GRB2相互作用,促使其发生糖基化修饰,进而与炎症信号转导分子STAT3结合,参与高糖高脂诱导的小胶质细胞炎性活化。据此提出“营养过剩通过OGT-GRB2-STAT3正反馈轴促进小胶质细胞活化进而参与肥胖”的科研假说。课题组首先在小胶质细胞活化模型中分析OGT对GRB2糖基化修饰的调节;其次分析GRB2-STAT3结合对STAT3磷酸化和GRB2转录的影响;在此基础上干预OGT的表达,探讨OGT对GRB2-STAT3结合的影响及对小胶质细胞活化和神经元凋亡的意义;最后在食源性动物模型中靶向干预下丘脑小胶质细胞内OGT,明确OGT-GRB2-STAT3轴促进小胶质细胞活化、神经元凋亡和脑功能损伤的正反馈机制。课题研究可为蛋白质糖基化修饰参与代谢性疾病的发生和防治提供实验基础。
英文摘要
O-GlcNAc transferase-mediated glycosylation of substrate protein plays an important role in microglia activation and metabolism disease. Our team found that OGT interacts with adaptor protein GRB2 to promote its glycosylation, and then associates with inflammatory signal transduction molecule STAT3 to participate in high glucose and high fat-induced inflammatory activation of microglia. Based on this, we propose a hypothesis that overnutrition promotes microglia activation through the OGT-GRB2-STAT3 positive feedback axis that participates in obesity development. The research group firstly analyzed the regulation of OGT on GRB2 glycosylation modification in microglia activation model; secondly, analyzed the effect of GRB2-STAT3 complex on STAT3 phosphorylation and GRB2 transcription; based on this data, intervened the expression of OGT, and explored the effect of OGT knockdown on GRB2-STAT3 binding and its significance on microglia activation and neuronal apoptosis; finally, the OGT was targeted to intervene in hypothalamic microglia in diet-induced animal models to clarify the positive feedback mechanism of OGT-GRB2-STAT3 axis promoting microglia activation and neuron apoptosis as well as brain function injury. This study can provide an experimental basis for protein glycosylation to participate in the occurrence and prevention of metabolic diseases.
代谢性疾病是全球流行的公共健康问题之一,肥胖是代谢性疾病发生的主要诱因,炎症是其主要病理因素。下丘脑内小胶质细胞炎性活化是代谢紊乱的先驱,抑制其激活可有效防止肥胖及代谢性疾病发生。糖基转移酶OGT介导的底物蛋白糖基化修饰在小胶质细胞活化和代谢性疾病中发挥重要功能。本课题发现OGT促进接头蛋白GRB2糖基化修饰,进而与炎症信号转导分子STAT3结合,参与高糖高脂诱导的小胶质细胞炎性活化。据此提出“营养过剩通过OGT-GRB2-STAT3正反馈轴促进小胶质细胞活化进而参与肥胖”的科学假说。首先,肥胖人群影像学证实下丘脑组织内胶质细胞活化,血清学数据证实GRB2蛋白和小胶质细胞活化标志物AIF1蛋白表达增加且与体重指数BMI呈现正相关。其次,构建Cx3Cr1-Cre:Ogtf/f条件性敲除小鼠,Ogt基因敲除促进高脂喂养的下丘脑内小胶质细胞炎性活化和抑制脂噬作用。体外细胞模型发现高糖/高脂刺激促进O-GlcNAc糖基化修饰和炎症因子表达;敲低Ogt促进小胶质细胞炎性活化和神经元凋亡。GRB2蛋白存在O-GlcNAc糖基化修饰,GRB2与CDK5、STAT3形成三元复合物;抑制O-GlcNAc糖基化修饰降低GRB2-STAT3互作;STAT3是GRB2的上游转录因子。最后,进一步发现OGT介导BRD4和ATF2蛋白的糖基化修饰。抑制BRD4降低高糖诱导的小胶质细胞活化。ATF2蛋白Ser44存在O-GlcNAc糖基化修饰。研究结果不仅为代谢性疾病的临床诊断提供了新型生物标志物;而且阐明蛋白糖基化修饰在小胶质细胞炎性活介导下丘脑炎症中的分子机制,为寻找代谢性疾病基中枢神经系统疾病的临床诊疗提供干预靶点。
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