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通过受激拉曼散射(SRS)成像研究新基因elid-1调控脂肪分解的分子机制

批准号:
32071146
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
俞勇
依托单位:
学科分类:
营养与代谢生理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
俞勇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
我国肥胖问题日益严重,对国民健康影响重大。研究脂肪分解的调控机制是解决肥胖问题的关键。由于脂类难以用普通光学显微镜观察以及脂代谢的复杂性,对其研究很具挑战性。受激拉曼散射(SRS)显微镜能捕捉脂类碳氢键的拉曼信号来对脂类进行非标记化学成像并定量,是脂类研究的强大工具。基于SRS,我们还开发了对脂类的含量、分布、成分和动态进行成像的方法。本项目利用自己搭建的SRS显微镜,并以秀丽线虫为模型,通过高通量遗传筛选得到一系列脂代谢异常的突变体,并精细定位克隆了调控脂肪分解的新基因elid-1,还借助SRS成像检测了脂肪含量与分布、脂滴大小与数目、脂肪合成与分解速率、饥饿下脂肪分解情况等表型。我们将进一步用转录组和代谢组分析、遗传筛选抑制子等多种手段深入研究elid-1调控脂肪分解的分子机制。保守基因elid-1的研究成果可以扩展到高等生物中,将有助于寻找控制肥胖的方法和药物,解决肥胖问题。
英文摘要
Obesity has become a real threat in China, resulting serious health problems. Studying mechanisms of lipid catabolism regulation holds the key to solve obesity threat. However, studying lipid is challenging due to its invisibility under regular optical microscopes and the complexity of its metabolism. By capturing Raman scattering signal of CH2 bonds in lipids, stimulated Raman scattering (SRS) microscopy can label-free chemically image and quantify lipid molecules in vivo. It is a powerful tool for lipid research. Based on SRS microscopy, we developed a series of novel methods to image lipid level, distribution, composition and dynamics. In this project, we take advantage of our newly home-built SRS system and together with C.elegans as a model to efficiently study lipid metabolism. We conducted the first high-throughput forward genetic screen using SRS microscopy and systematically identified many C. elegans mutants with altered lipid profile phenotypes. Using whole genome sequencing, we further mapped and cloned a novel gene named elid-1 that regulates lipid catabolism. We also characterized its lipid phenotypes such as lipid level, distribution, lipid droplet size and number, fat synthesis and mobilization rates, and lipid catabolism upon fasting using SRS microscopy. We will further study its novel molecular regulatory mechanisms of lipid catabolism using various approaches, such as transcriptome and metabolome analysis, and genetic suppressor screens. Our mechanistic characterization of this conserved gene will advance our understanding of lipid metabolic regulation in higher organisms, and shed new light on the control and treatment of obesity.
目前世界的肥胖人口越来越多,肥胖是许多疾病的首要风险因素,已是一个不容忽视的全球性威胁。研究脂代谢的调控机制是解决肥胖问题的关键。受激拉曼散射(SRS)显微镜能捕捉脂类碳氢键的拉曼信号来对脂类进行非标记化学成像并定量,是脂类研究的强大工具。秀丽线虫(C. elegans)以其生长迅速、子代多、寿命短、基因组紧凑、身体透明、代谢通路保守等优势筛选脂代谢相关新基因的理想模型。本项目利用SRS成像在秀丽线虫上通过遗传筛选得到了一系列脂代谢异常的突变体,并通过定位克隆发现了突变可导致大脂滴的新基因elid-1。本项目深入研究了elid-1调控脂代谢的机制。我们发现ELID-1定位在过氧化物酶体上,突变会导致过氧化物酶体体积变大发生聚集,且过氧化物酶体β氧化通路基因的表达量显著上调。elid-1突变会导致脂滴融合增多,这是导致大脂滴的原因。我们还发现喂食高浓度的磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine,PC)可以通过改变膜流动性和脂质组成分,并促进脂噬(Lipolysis)等机制减小这些突变体中的大脂滴。我们的工作发现了调控脂滴大小和脂代谢的新机制,为代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎以及其他代谢病的临床干预提供了新见解,也为优化畜牧业的饲料配比提供理论基础。为了解决没有SRS显微镜时线虫活体脂肪成像与定量的难题,我们还开发了通过荧光寿命成像和BODIPY染色对线虫活体脂肪成像与定量以及追踪脂滴和溶酶体动态的新方法。该方法解决了秀丽线虫脂代谢领域的长期难题,具有很大的推广价值。本项目相关研究成果发表于Journal of Lipid Research、Journal of Ethnopharmacology、eLife、Aging Cell这些知名杂志。本项目顺利完成了任务中计划的各项研究内容,达到了预期的研究目标。
通过受激拉曼散射(SRS)成像研究新基因elid-1调控脂肪分解的分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    俞勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金