检索历史 清除

摘要胆固醇稳态平衡(cholesterol homeostasis)对维持细胞和机体的生命活动至关重要。哺乳动物细胞主要通过受体介导的脂蛋白(lipoproteins)-胆固醇摄取途径来满足胆固醇需求。然而，目前有关B族清道夫受体(Scavenger Receptor class B， SR-B)参与胆固醇摄取和转运的分子机理仍不清楚。本论文研究了该家族的两个成员LIMP-2(LysosomalIntegralMembraneProtein-2，也称为SCARB2)和SR-B1(也称为SCARB1)在胆固醇代谢过程中的生理功能和作用机制。<br>　　LIMP-2是B族清道夫受体三个成员中唯一一个定位于细胞内溶酶体膜的蛋白，SR-B1和SR-B3(又称CD36或SCARB3)均为细胞质膜(plasma membrane， PM)蛋白，三者具有相似的二级结构。已知SR-B1和SR-B3均可直接介导脂质转运，而LIMP-2能否参与脂质运输还不清楚。本实验室前期研究获得的LIMP-2结构信息，揭示其具有一个横穿分子的疏水通道。在本论文中，我们阐明了LIMP-2参与脂质转运的新功能，揭示了其介导溶酶体中低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL)来源胆固醇输出的新机制。通过分子动态建模(molecular dynamic modeling)，我们发现LIMP-2的疏水通道刚好可容纳胆固醇分子。并且，电镜实验表明，LIMP-2基因敲除小鼠中具有明显的胆固醇样包涵体病变。通过点击化学(click chemistry)、微量热泳动(microscale thermophoresis)、脂质体(liposomes)等实验，我们证实LIMP-2溶酶体腔内域能够在体外结合并转运胆固醇。进一步，细胞实验结果也表明LIMP-2腔内域的疏水通道可以结合并转运LDL来源胆固醇至溶酶体膜，进而到达内质网(endoplasmic reticulum，ER)并储存在脂滴(lipid droplet，LD)。而且，LIMP-2的缺陷会改变固醇调节元件结合蛋白(SREBP2)介导的胆固醇调节以及LDL受体(LDLR)水平，从而调控胆固醇稳态平衡。此外，我们的数据也表明，LIMP-2所介导的溶酶体胆固醇输出途径独立于已知的NPC1(Niemann Pick Type C1)通路。<br>　　此外，我们探究了定位于细胞质膜的LIMP-2的同源蛋白SR-B1介导高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)来源胆固醇转运的分子和调控机制。SR-B1是HDL的主要受体，具有重要的生理功能，是预防动脉粥样硬化的关键。SR-B1可将血液循环中过量的胆固醇从HDL-胆固醇(HDL-C)转运至类固醇生成组织以及肝脏。目前对SR-B1在HDL-C代谢中的作用机制还不清楚。细胞器互作对于生命活动至关重要，尤其在脂质代谢中发挥重要作用。在本研究中，我们证实了SR-B1通过类似于LIMP-2的分子内疏水通道摄取HDL来源的胆固醇到细胞质膜。进一步，我们发现定位于PM的SR-B1能够与ER膜蛋白VAPB相互作用形成膜接触位点(membrane contact sites，MCSs)。SR-B1和VAPB的缺陷可显著削弱PM胆固醇到ER和LD的转运。而且，阻断Ca2+信号能够显著抑制HDL来源胆固醇的转运。最后，我们发现Ca2+结合蛋白E-Syt1能够与SR-B1和VAPB相互作用并快速响应Ca2+信号，促进MCSs形成。<br>　　因此，本研究不仅揭示了LIMP-2介导的溶酶体胆固醇输出的新机制，有望对NPC1失活引起的尼曼-匹克病等溶酶体贮积症的治疗提供新靶点，而且明确了SR-B1通过形成ER-PM互作介导HDL来源胆固醇的转运及其调控机制。