《系統分析NAD對氧化還原信號傳導和新陳代謝的影響》是依託清華大學，由鄧海騰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：系統分析NAD對氧化還原信號傳導和新陳代謝的影響
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：鄧海騰
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煙醯胺腺嘌呤二核苷酸（ＮＡＤ）及其磷酸化形式（ＮＡＤＰ）在幾乎所有的生理過程中都發揮著重要作用。系統、定量地分析ＮＡＤ的調控和功能是目前ＮＡＤ研究的前沿。大量研究表明NADP調控著細胞內還原型谷胱甘肽的水平，而NAD可以通過去乙醯化酶Sirtuins調控細胞的新陳代謝。本項目將在這些工作和我們前期工作的基礎上，通過NAD水解酶CD38的過表達及沉默來調控NAD在細胞中濃度；並套用和發展蛋白質修飾組學和生物化學的方法，系統地研究在不同NAD濃度的細胞中，蛋白質乙醯化的狀態和氧化過激對細胞內蛋白質半胱氨酸殘基氧化的影響。我們還將使用代謝流量分析研究NAD對能量代謝和線粒體功能的影響，從而能夠更深入地理解NAD對代謝途徑和氧化還原信號途徑的調控，並且力求尋找這些通路之間的對話機制。這些研究將讓我們從系統和量化的角度理解ＮＡＤ的功能，建立更全面的ＮＡＤ調控的信號網路。
結題摘要
煙醯胺腺嘌呤二核苷酸（ＮＡＤ）及其磷酸化形式（ＮＡＤＰ）在衰老和疾病等生理過程中發揮重要的作用。本項目擬達到兩個主要目標：分別研究NAD和細胞的氧化還原態，氧化還原信號傳導，以及代謝通路之間的關係，並且從理論上揭示NAD的功能，以理解NAD對整個系統的作用機制。具體研究內容包括：（1）用基因調控和化學調控的方法改變NAD在細胞在中的濃度；（2）用氧化還原蛋白質組學的方法研究受NAD調控的氧化還原信號傳導和細胞的氧化還原態的變化；（3）用乙醯化組學分析發現受NAD調控的Sirtuins的底物蛋白並用代謝組學方法分析研究NAD對細胞新陳代謝通路的影響。 在本項研究中，我們構建了過表達胞內CD38蛋白的穩轉細胞株。發現N端切除的CD38蛋白的過表達使得細胞內NAD的含量降低35%左右。CD38過表達的細胞株不僅生長速率降低，而且對氧化應激敏感。定量蛋白質組學的研究結果發現，在CD38過表達的細胞中有178種蛋白的表達出現了下調；抗氧化蛋白和DNA修復相關蛋白的下調是導致細胞對氧化應激更加敏感的原因。 我們比較了NAD降低對不同細胞的影響。NAD降低上調A549細胞中NAMPT的水平。代謝組學分析發現NAD的降低導致糖酵解通路的代謝產物顯著降低，證明NAD調控細胞的新陳代謝通路。本項研究有兩個重要的發現：（1）NAD的降低通過增加活性氧分子導致抑癌因子15-PGDH的降解，從而引起細胞發生上皮-間質細胞轉換（EMT）；（2）NAD的下調激活多個調控EMT的信號通路，特別是IL6, TGF-beta和STAT3相關的通路，為發現衰老和腫瘤發生髮展的關係奠定了基礎。 我們建立了乙醯化組學的方法研究NAD依賴的去乙醯化酶，發現SIRT3的過表達導致蛋白合成速度的下調，為SIRT3作為抑癌基因提供了新的證據。我們研究了分枝桿菌中SIR2的功能。發現過表達SIR2導致分枝桿菌的耐藥性增加，並鑑定出四十多個SIR2的底物和去乙醯化位點。 總之，本項研究建立了調控NAD水平的細胞模型和多個組學方法，發現NAD降低引起細胞類型特異的變化， 建立了NAD水平和新陳代謝、氧化應激以及EMT之間的關係，為研究NAD和衰老相關疾病的關係奠定了基礎。
