細胞自噬對昆蟲脂肪體中脂肪和儲存蛋白的代謝調控

《細胞自噬對昆蟲脂肪體中脂肪和儲存蛋白的代謝調控》是依託華南農業大學，由田鈴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：細胞自噬對昆蟲脂肪體中脂肪和儲存蛋白的代謝調控
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：田鈴
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

細胞自噬通過降解脂肪和蛋白等能量物質而維持細胞存活，與動物的正常生長發育及腫瘤和癌症等疾病密切相關。申請者提早圓滿完成了青年基金項目31101670預定任務，並發現下調家蠶脂肪體內的細胞自噬可導致幼蟲變態發育異常、蛹重下降減少、成蟲生殖能力下降。後續研究發現細胞自噬中斷後，脂肪體中脂肪和儲存蛋白的代謝受阻，基本證實了細胞自噬可動用脂肪體儲存的能量物質而維持成蟲器官形成和生殖發育這一假說。我們將利用家蠶和果蠅兩種模式昆蟲：（1）剖析細胞自噬介導脂肪降解的分子機制，為酸性脂肪酶參與細胞自噬和溶酶體介導的脂肪降解提供直接的細胞生物學證據；（2）闡釋細胞自噬通過調控細胞內吞而影響儲存蛋白代謝的作用機理，並提供一個解答細胞自噬和細胞內吞相互關係的研究體系。本項目有助於揭示細胞自噬通過影響脂肪體脂肪和儲存蛋白代謝而調控昆蟲變態和生殖發育的生命本質，並為高等動物相關研究提供重要借鑑，具有普遍生物學意義。

結題摘要

本項目研究發現，RNA干擾（RNAi）或超表達失活形式關鍵自噬（Atg）基因阻礙其功能後，家蠶和果蠅脂肪體中細胞自噬小體形成和脂代謝受阻，而果蠅中超表達Atg1基因則造成脂代謝的加劇；此外，氯喹處理阻礙自噬小體與溶酶體的融合後，同樣可以造成上蔟時期家蠶脂肪體內脂肪的累積，進一步研究發現參與自噬的泛素化蛋白能與骨架蛋白結合參與脂滴的降解，解析了自噬小體的形成及其與溶酶體的融合參與自噬介導的脂代謝的分子機制。證實了中性脂類和酸性的功能差異：中性脂酶brummer不影響溶酶體的酸性，而家蠶假定的酸性脂酶acid lipase1基因RNAi後則影響家蠶脂肪體溶酶體的酸化，進一步證實acid lipase1隻有在脂質和飢餓信號存在時，才會與酸性的溶酶體共定位，證實其是真正的酸性脂酶發揮功能。首次證實蛻皮激素（20E）及其信號在轉錄和翻譯水平誘導家蠶v-ATPases的上調，從而促進溶酶體的酸化及v-ATPases參與的細胞自噬進程，發現了20E除誘導Atg基因表達和抑制mTOR活性外調控細胞自噬發生的新方式。 家蠶預蛹時期，脂肪體從血淋巴中吸收的蛋白質主要分布在55-100kDa之間，蛋白質譜分析在家蠶雌蟲的血淋巴和脂肪體中一共鑑定到6個家蠶血藍蛋白家族成員，其中4個為首次鑑定到轉錄本。細胞自噬基因RNAi後家蠶脂肪體對55-100kDa蛋白的吸收減少，進一步研究發現儲存蛋白的吸收主要依賴於格線蛋白介導的內吞，而格線蛋白介導的內吞受阻後，內吞途徑上的關鍵rab蛋白水平降低，細胞自噬顯著上調。本項目已發表受資助英文SCI文章6篇、中文文章1篇；並且有2篇SCI英文、1篇中文文章正在審稿和投稿之中；與此同時，通過本項目的開展，項目組還在溶酶體、內吞與自噬的相互作用機制方面進行了深入的挖掘，獲得了非常重要的原始數據和積累，為今後的相關延續工作的開展奠定了基礎。