溶酶体蛋白LAPTM4B通过与Xc-系统相互作用调控谷胱甘肽代谢的机制研究
批准号:
32100623
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:
周可成
依托单位:
学科分类:
细胞代谢、应激及稳态调控
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
周可成
中文摘要
谷胱甘肽具有调控氧化应激的重要生理功能,其代谢主要发生于细胞膜、线粒体和细胞质内,最新研究报道谷胱甘肽在溶酶体内也有分布,但其代谢调控不详。我们前期工作通过代谢组学策略发现溶酶体蛋白LAPTM4B可特异性调控谷胱甘肽代谢;同时,我们也发现LAPTM4B与谷胱甘肽合成限速元件Xc-系统相互作用于溶酶体,提示LAPTM4B可能通过与Xc-系统蛋白互作,调控其亚细胞定位和氨基酸转运,从而介导谷胱甘肽代谢和细胞氧化应激。本项目拟:(1)确认LAPTM4B是否通过蛋白互作招募并稳定Xc-系统于溶酶体,调控Xc-系统的氨基酸转运能力;(2)探究LAPTM4B调控谷胱甘肽代谢的生理意义;(3)明确LAPTM4B抑制药物是否可精确调节谷胱甘肽代谢。我们的工作将深入解析LAPTM4B调控谷胱甘肽代谢的分子机制,丰富对溶酶体参与谷胱甘肽代谢途径的认知,并初步探讨小分子抑制药物的潜在应用价值。
英文摘要
Glutathione displays vital roles in oxidative stress, its metabolism research focuses on the plasma membrane, mitochondrial, and cytoplasm, however, it is unclear how it metabolizes in lysosomes, even though lysosome functions as the hub of cell metabolism. In this project, we have discovered the lysosomal protein LAPTM4B regulating glutathione metabolism from a metabonomics analysis; meanwhile by utilizing proteomics screening, immunoprecipitation and microscopy, we have identified that LAPTM4B interacts with Xc- system (the key component in glutathione metabolism) on lysosome. We further hypothesized “LAPTM4B regulates the subcellular localization and amino acid transporting capability of Xc- system by protein-protein interaction, thus affecting cellular glutathione metabolism and oxidative stress”. In this project, we focus on the molecular mechanism of LAPTM4B regulating glutathione metabolism, mainly studying: (1) The subcellular distribution and transportation ability of Xc- system; (2) Whether LAPTM4B mediated glutathione metabolism further affect cellular oxidative stress; (3) The effect of LAPTM4B inhibitors on glutathione metabolism. This project will resolve the molecular mechanism of LAPTM4B regulation in glutathione metabolism, enrich the knowledge of lysosome function in glutathione metabolism, and explore the potential usage of LAPTM4B inhibitors.
溶酶体作为细胞代谢调控的重要枢纽,在维持细胞稳态和应对环境应激方面发挥着至关重要的作用。谷胱甘肽(GSH)是细胞抗氧化防御系统的关键组成部分,尽管其代谢主要发生在细胞膜、线粒体和细胞质中,但其在溶酶体内的代谢调控机制尚不完全明确。本研究结合代谢组学分析与细胞功能实验,系统揭示了溶酶体跨膜蛋白LAPTM4B在细胞代谢中的调控作用。我们发现LAPTM4B特异性调控谷胱甘肽代谢,并在铁死亡过程中发挥关键作用。进一步的分子机制研究表明,LAPTM4B通过与Xc⁻系统(SLC7A11/SLC3A2)直接相互作用,抑制NEDD4L/ZRANB1介导的泛素化降解,从而稳定SLC7A11蛋白水平,增强细胞的抗氧化能力。在体内实验中,我们将肿瘤细胞注射到裸鼠体内,待肿瘤形成后给予Erastin处理,结果显示,与野生型组相比,LAPTM4B基因敲除组小鼠的肿瘤生长显著受到抑制,肿瘤负荷明显降低。这表明LAPTM4B在Erastin诱导的铁死亡过程中具有保护作用,提示其可能成为未来肺癌铁死亡靶向治疗的潜在靶点。.此外,本项目还探索了LAPTM4B在其他细胞表型中的作用,发现LAPTM4B在丝状伪足的定位可促进整合素的循环再利用,进而增强黏着斑的动态变化与肿瘤转移。此外,我们还发现LAPTM4B通过调控RhoA泛素化降解途径,特异性激活LIMK-Cofilin信号通路,促进细胞骨架重塑,从而增强肿瘤细胞的转移能力。本项目研究结果不仅深入揭示了LAPTM4B在细胞代谢调控中的多重功能,还为理解溶酶体在肿瘤转移及铁死亡中的作用提供了新的见解,并为肺癌等相关疾病的治疗策略开发提供了潜在的靶向治疗思路。
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