清華新聞網(wǎng)3月7日電 近日，清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功課題組及其合作者共同研究并發(fā)現(xiàn)肝臟特異性線(xiàn)粒體載體蛋白SLC25A47通過(guò)激活A(yù)MPKα介導(dǎo)脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)，其表達(dá)缺陷參與了非酒精性脂肪肝和肝細(xì)胞癌等疾病的發(fā)生與發(fā)展。
非酒精性脂肪肝?。∟AFLD）是目前公認(rèn)的世界范圍內(nèi)最普遍的慢性肝病，給世界公共衛(wèi)生事業(yè)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。SLC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白廣泛表達(dá)在人體的各種組織中，其成員眾多，廣泛分布在細(xì)胞膜和各類(lèi)細(xì)胞器膜上，在各個(gè)組織中充當(dāng)著“代謝門(mén)控”的角色，全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)SLC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在人類(lèi)疾病中起著至關(guān)重要的作用，其表達(dá)具有組織特異性，有望成為治療代謝性疾病等疾病的新靶點(diǎn)。
二甲雙胍可以通過(guò)增加細(xì)胞能量傳感器AMPKα的活性改善臨床前動(dòng)物模型的NAFLD。該研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍影響多種SLC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，其中以SLC25A47的變化最為顯著（圖1A，B）。SLC25A47特異性高度表達(dá)在肝臟組織中，但它的轉(zhuǎn)運(yùn)底物以及在生理代謝調(diào)控方面發(fā)揮的作用尚待進(jìn)一步研究。
該研究利用CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建了SLC25A47基因敲除（KO）小鼠，發(fā)現(xiàn)在蛋氨酸-膽堿缺乏飼料或高脂飼料喂養(yǎng)條件下，SLC25A47基因敲除小鼠表現(xiàn)出更加明顯的肝臟脂肪積累。隨后，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了ob/ob（Slc25a47-KO）小鼠，發(fā)現(xiàn)相比于對(duì)照組ob/ob（WT）小鼠，ob/ob（SLC25A47-KO）小鼠肝臟中脂肪積累增加（圖1C），血清和肝臟組織中甘油三酯和膽固醇含量增高（圖1D）。RNA Seq測(cè)序結(jié)果顯示，相較于ob/ob（WT）小鼠，ob/ob（SLC25A47-KO）小鼠肝臟中多種與脂肪酸和膽固醇合成相關(guān)基因的表達(dá)增加（圖1E）。通過(guò)對(duì)其機(jī)制研究，發(fā)現(xiàn)SLC25A47敲除通過(guò)抑制AMPKα磷酸化來(lái)促進(jìn)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白SREBPs活化，進(jìn)而調(diào)節(jié)諸多生脂基因的表達(dá)，促進(jìn)脂肪生成，使ob/ob（Slc25a47-KO）小鼠肝臟中出現(xiàn)更加明顯的脂肪積累（圖1F）。進(jìn)一步地，研究團(tuán)隊(duì)利用13C-代謝流分析發(fā)現(xiàn)，SLC25A47敲除小鼠肝原代細(xì)胞主要利用氨基酸為脂質(zhì)合成提供能量（圖1G）。另外，在小鼠肝臟中過(guò)表達(dá)SLC25A47則能夠通過(guò)促進(jìn)AMPKα磷酸化來(lái)抑制SREBPs活化，減緩高脂飲食小鼠肝臟中的脂肪積累（圖1H）。
圖1.SLC25A47通過(guò)激活A(yù)MPKα介導(dǎo)脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)
自從上世紀(jì)90年代脂肪酸合酶FASN被定義為侵襲性乳腺癌的腫瘤抗原后，越來(lái)越多的研究表明脂肪酸的生物合成對(duì)于癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活是非常重要的。因此，該研究推測(cè)SLC25A47參與肝細(xì)胞癌（HCC）亦可能與脂代謝相關(guān)。有研究顯示，利用化學(xué)致癌物DEN可以誘導(dǎo)小鼠HCC發(fā)生，且其發(fā)病過(guò)程與人體HCC類(lèi)似。該研究通過(guò)構(gòu)建DEN誘導(dǎo)的HCC小鼠模型發(fā)現(xiàn)，SLC25A47敲除促進(jìn)了小鼠肝臟脂肪積累，進(jìn)而促進(jìn)了HCC的發(fā)病進(jìn)程（圖1I，J）。
圖2.SLC25A47同源性模型及底物驗(yàn)證
此外，根據(jù)該研究中的代謝組學(xué)測(cè)試結(jié)果，以及基于A(yíng)lphaFold2預(yù)測(cè)并優(yōu)化的人類(lèi)SLC25A47的同源性模型對(duì)人類(lèi)代謝組數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的虛擬篩選，獲得了一系列底物候選物，包括NAD+、腺苷、FAD、?；撬嵋约岸喾N酰基肉堿、輔酶A、氨基酸等，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)鑒定NAD+為SLC25A47的轉(zhuǎn)運(yùn)底物之一，SLC25A47通過(guò)調(diào)節(jié)NAD+水平調(diào)控SIRT3蛋白活性，以介導(dǎo)AMPKα的激活（圖2）。這些發(fā)現(xiàn)表明SLC25A47是一種肝臟線(xiàn)粒體NAD+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，通過(guò)SIRT3-AMPKα-SREBPs途徑調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝（圖3）?？傊撗芯繛榉蔷凭灾靖魏透渭?xì)胞癌的臨床治療提供了潛在的藥物靶點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)針對(duì)SLC25A47轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的藥物或基因治療法提供了更多的研究證據(jù)。
圖3. SLC25A47維持肝臟脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)示意圖
相關(guān)研究成果近期以“肝臟線(xiàn)粒體NAD+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SLC25A47激活A(yù)MPKα介導(dǎo)脂質(zhì)代謝和腫瘤形成（Hepatic mitochondrial NAD+ transporter SLC25A47 activates AMPKα mediating lipid metabolism and tumorigenesis）”為題在《肝臟學(xué)》（Hepatology）雜志上在線(xiàn)發(fā)表。
清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功研究員和新加坡科技研究局（A*Star）范昊研究員為本文共同通訊作者，清華大學(xué)藥學(xué)院博士后程麗麗為本文第一作者，新加坡科技研究局（A*Star）克里希·納迪帕克（R.N.V. Krishna Deepak）博士和清華大學(xué)藥學(xué)院2017級(jí)博士生王國(guó)強(qiáng)、2017級(jí)本科生孟子裔、2020級(jí)博士生陶蕾等為本文合作作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、清華-佛山創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)基金、清華大學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)基金等的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1097/hep.0000000000000314
供稿：藥學(xué)院
題圖設(shè)計(jì)：李柳依
編輯：李華山
審核：郭玲
