Akt/ACLY/PI3K-Akt反馈环路对破骨细胞分化的调控作用及相关表观遗传学机制研究
批准号:
82072500
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
李锋
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织退行性病变
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李锋
中文摘要
破骨细胞的过度活化是骨质疏松发生的重要病理基础。ATP依赖的柠檬酸裂解酶(ACLY)是细胞内连接糖脂代谢的关键酶,其产物乙酰辅酶A可通过组蛋白乙酰化参与表观调控。申请人前期实验发现在破骨细胞分化过程中ACLY逐渐激活并入核增加,抑制ACLY能抑制破骨细胞分化并能缓解卵巢切除小鼠的骨量丢失。进一步实验发现在ACLY调节破骨细胞分化的过程中存在Akt/ACLY/PI3K-Akt反馈环路,而且ACLY会影响组蛋白的乙酰化和代谢相关基因的转录,但该环路的表观调控机制及对代谢的影响尚不明确。申请人团队推测Akt/ACLY/PI3K-Akt环路通过调控组蛋白乙酰化参与破骨细胞分化。本项目拟利用ACLY条件性敲除小鼠模型,结合离体细胞实验,阐明Akt/ACLY/PI3K-Akt环路内部的调控机制、其在破骨细胞分化过程中的表观调控机制及其对代谢改变的影响,明确其参与破骨细胞分化的具体机制。
英文摘要
Overactivation of osteoclasts is the key pathological basis of osteoporosis. ATP-citrate lyase (ACLY) is an important enzyme linking carbohydrate to lipid metabolism, acetyl-CoA generated by which can contribute to histone acetylation related with epigenetic regulation. In our preliminary experiments, we found that ACLY was activated and shifted from cytosol to nuclear during osteoclastogenesis, inhibition of ACLY resulted in osteoclastogenesis suppression and could alleviate ovariectomy-induced bone loss. Further we found that there existed an Akt/ACLY/PI3K-Akt feedback loop enrolled in the regulation process of ACLY during osteoclastogenesis and ACLY could alter histone acetylation level and transcription of metabolism-related genes, but the exact epigenetic regulation mechanism of this loop and its impact on metabolism remained unclear. We thus speculate that the Akt/ACLY/PI3K-Akt loop plays a role in osteoclastogenesis through regulating histone acetylation. In this project we will perform experiments in conditional gene knockout mouse models combined with in vitro cell experiments. In this way we want to study the regulation mechanism inside the Akt/ACLY/PI3K-Akt loop, its epigenetic regulation mechanism and its effect on metabolic changes during osteoclastogenesis, so that to elucidate the exact regulation mechanism of Akt/ACLY/PI3K-Akt feedback loop during osteoclastogenesis.
破骨细胞分化过程中存在细胞代谢路径改变,阻断该过程能抑制破骨细胞分化。细胞代谢酶ACLY在巨噬细胞极化等过程中激活,并由于细胞分化中代谢路径改变其产物增多,能引起组蛋白乙酰化水平显著改变而表观调控基因表达。,本课题利用ACLY条件性敲除小鼠模型结合离体细胞实验,以ChIP-seq、ATAC-seq等热门的高通量测序手段研究该环路影响组蛋白乙酰化后对破骨分化过程中基 因表达的宏观调控机制,用LC-MS等成熟的方法明确该环路对破骨分化中代谢改变的影响,旨在阐明该环路内部调节机制及其参与破骨细胞分化的具体机制。.本项目发现通过敲降Acly后可从转录,翻译,表达等水平抑制破骨细胞分化形成以及Acetyl-CoA的含量。ACLY的药理学抑制和敲低均显著抑制ACLY磷酸化并导致核胞浆乙酰辅酶A减少。敲降Acly会导致破骨分化过程中组蛋白水平下降。使用Rac1持续激活的过表达病毒拯救ACLY敲减对破骨细胞分化中通路的抑制作用,分析ACLY对PI3K-Akt通路的调控机制。结果显示,Rac1参与sh-ACLY介导的破骨细胞分化抑制和通路抑制,并受组蛋白H3乙酰化调控。突变型Rac1 (G12V)的过表达不仅能挽救ACLY基因敲除引起的破骨细胞分化抑制,而且还能挽救Akt抑制和MAPK抑制,表明Rac1是介导ACLY抑制作用的关键调节因子。.通过破骨前体细胞中条件性ACLY敲除小鼠(LysM-Cre; Aclyf/f)与同窝出生崽对照小鼠(Aclyf/f)验证ACLY在骨代谢中的功能,我们发现 Acly条件性敲除对生理状态下成年小鼠骨量影响较小,而对卵巢切除的病理状态下骨转化的影响较大。.接着我们分析ACLY对破骨细胞分化的表观调控作用及机制,发现Rac1通过调控P85和P110β的结合在sh-ACLY介导的PI3K-Akt通路抑制中发挥重要作用。. 通过本项目的实施,我们发现了ACLY在破骨细胞分化和功能中的重要作用。ACLY在破骨细胞生成过程中的激活是Akt依赖性的,并解释了组蛋白H3乙酰化的增加,这在ACLY介导的破骨细胞形成的调节中起着至关重要的作用。从而为骨质疏松症等因破骨细胞过度活跃导致的骨疾病的防治提供潜在的干预靶点和治疗策略。
非确定性供应链信息下生产与运输协同优化理论与方法研究
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批准号:72171097
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项目类别:面上项目
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资助金额:48万元
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批准年份:2021
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负责人:李锋
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依托单位:
工厂化建造中预制钢箱梁生产及物流调度问题研究
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批准号:71801103
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2018
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负责人:李锋
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依托单位:
色氨酸肠道菌群代谢物通过激活“外源性化合物感受器”参与骨质疏松症发生的机制研究
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批准号:81874024
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2018
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负责人:李锋
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依托单位:
Sonic Hedgehog信号通路对椎间盘退变中髓核细胞和纤维环细胞交互作用的调控和干预策略
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批准号:81472133
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李锋
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依托单位:
利用条件性基因敲除小鼠研究KLF4在破骨细胞发生、功能中的作用机制。
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批准号:81271934
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李锋
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依托单位:
微重力场中髓核细胞诱导骨髓间充质干细胞分化及永生化
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批准号:30772206
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项目类别:面上项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2007
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负责人:李锋
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依托单位:
国内基金
海外基金