CD36通过INSIG2依赖性SREBP1加工促进肝细胞从头脂肪生成

CD36 promotes de novo lipogenesis in hepatocytes through INSIG2-dependent SREBP1 processing.

作者信息Han Zeng, Hong Qin, Meng Liao, Enze Zheng, Xiaoqing Luo, Anhua Xiao, Yiyu Li, Lin Chen, Li Wei, Lei Zhao, Xiong Z Ruan, Ping Yang, Yaxi Chen
PMID34974159
期刊Mol Metab
发布时间2022-03
DOI10.1016/j.molmet.2021.101428

实验完整度

研究包含体内动物模型(CD36LKO小鼠)、体外细胞模型(HepG2、原代肝细胞)、转录组学(RNA-seq)和机制验证(Co-IP、PLA、免疫荧光)等多个独立证据层级,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

CD36LKO小鼠 HepG2细胞 原代小鼠肝细胞 NAFLD患者肝脏样本(GEO数据集)

重点核对

CD36LKO小鼠的构建及敲除效率验证(Cre-Loxp系统) HFD喂养诱导NAFLD模型(16周,60 kcal%脂肪) 胰岛素处理条件(100 nM, 12小时) siRNA敲低CD36和INSIG2(siCD36、siINSIG2) 25-HC和betulin处理浓度(5 μM和15 μM)

摘要

目的:肝细胞中增强的从头脂肪生成(DNL)是非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的主要促成因素。脂肪酸转位酶(FAT/CD36)通过促进游离脂肪酸摄取参与了NAFLD的发病机制。在此,我们探讨了CD36对DNL的影响并阐明了其潜在机制。方法:我们生成了肝细胞特异性CD36敲除(CD36LKO)小鼠,以研究CD36在高脂饮食(HFD)下对DNL的体内作用。在从CD36LKO小鼠分离的原代肝细胞或CD36过表达的HepG2细胞中分析了脂质沉积和DNL。进行了RNA测序、免疫共沉淀和邻位连接技术以确定其在调节DNL中的作用。结果:NAFLD小鼠和患者中肝脏CD36表达上调,并且CD36LKO小鼠表现出减弱的HFD诱导的肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗。我们确定肝细胞CD36是肝脏中DNL的关键调节因子。固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)及其下游脂肪生成酶如FASN、ACCα和ACLY在HFD喂养的CD36LKO小鼠肝脏中显著下调,而CD36过表达在体外刺激了胰岛素介导的DNL和脂滴形成。机制上,CD36被胰岛素激活,并与胰岛素诱导基因2(INSIG2)形成复合物,破坏SREBP裂解激活蛋白(SCAP)与INSIG2之间的相互作用,从而导致SREBP1从内质网转位至高尔基体进行加工。此外,用25-羟基胆固醇或白桦脂醇处理,这些分子被证明能增强SCAP–INSIG相互作用,逆转了CD36对SREBP1裂解的作用。结论:我们的发现揭示了CD36通过INSIG2介导SREBP1加工来调节肝脏脂肪生成程序的先前未预料的作用,为靶向CD36治疗NAFLD提供了额外证据。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
CD36如何调控肝细胞中的从头脂肪生成(DNL)及其在NAFLD中的作用机制
核心机制
CD36与INSIG2直接相互作用,破坏INSIG2与SCAP的结合,促使SREBP1从ER转位至高尔基体进行蛋白水解加工,从而激活脂肪生成基因表达
主要证据
CD36LKO小鼠肝脏中SREBP1及其下游脂肪生成酶表达降低,而CD36过表达促进SREBP1加工;Co-IP和PLA证实CD36与INSIG2互作,siINSIG2回复了CD36敲低的效果
研究意义
揭示了CD36在调节肝脏脂肪生成程序中的新作用,为靶向CD36治疗NAFLD提供了额外证据

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

生成肝细胞特异性CD36敲除小鼠及表型分析

验证肝细胞CD36缺失对HFD诱导的NAFLD的影响

使用Cre-Loxp系统生成CD36LKO小鼠,给予NCD或HFD喂养16周,检测体重、肝重、血清指标、肝脏脂质沉积、组织学和胰岛素敏感性

2

转录组学分析肝脏基因表达差异

鉴定CD36缺失后肝脏中差异表达的基因及富集通路

对HFD喂养的fl/fl和CD36LKO小鼠肝脏进行RNA-seq,并进行GO分析和PPI网络分析,筛选核心基因

3

体外验证CD36对胰岛素刺激的DNL的影响

在无外源FFA条件下直接验证CD36对脂质合成的作用

在HepG2细胞中过表达或敲低CD36,或分离原代肝细胞,用胰岛素刺激,检测脂滴形成和脂肪生成酶表达

4

验证CD36调控SREBP1的亚细胞定位及加工

探究CD36是否影响SREBP1从ER到高尔基体的转位和蛋白水解

分离ER和Golgi组分,检测SREBP1分布;免疫荧光观察SREBP1(红色TRITC)与Golgi(绿色FITC)共定位;细胞质/核分离检测核内SREBP1

5

验证CD36与INSIG2的相互作用及其对SCAP-INSIG2复合物的影响

证实CD36与INSIG2的物理相互作用并探究其破坏INSIG2-SCAP结合的机制

免疫共沉淀(Co-IP)检测CD36与INSIG2的互作;PLA检测CD36-INSIG2和SCAP-INSIG2的邻近;免疫荧光检测SCAP与Golgi共定位

6

功能回复实验验证INSIG2在CD36调控SREBP1加工中的作用

验证CD36对SREBP1加工的作用依赖于INSIG2

在HepG2细胞中敲低CD36和INSIG2,检测SREBP1加工和脂肪生成基因表达;另外用增强SCAP-INSIG相互作用的药物处理,观察对CD36作用的影响

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
白蛋白-Cre转基因小鼠上海模式生物中心--
正常饮食(D12450B)Research Diets--
高脂饮食(D12492)Research Diets--
ACCU-CHEK Advantage血糖仪Roche Diagnostics--
自动全切片扫描仪3DHISTECH--
甘油三酯试剂盒Biosino--
总胆固醇试剂盒Biosino--
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
携带NC和CD36 cDNA的慢病毒(GV341)颗粒Genechem--
带N端HA标签的人全长SREBP1表达载体GeneCopoeia--
白桦脂醇MCEHY-N0083
25-羟基胆固醇--HY-113134
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Life Technologies13778030
IV型胶原酶----
I型胶原包被的培养板----
BODIPY493/503染料InvitrogenD3922
DAPI染液----
RIPA裂解液----
兔抗CD36抗体Novus BiologicalNB400-144
小鼠抗CD36抗体Novus BiologicalNB600-1423
小鼠抗SREBP1抗体Novus BiologicalNB600-582
兔抗SREBP1抗体Proteintech Group14088-1-AP
兔抗SREBP2抗体Proteintech Group28212-1-AP
兔抗Golgin97抗体Proteintech Group12640-1-AP
小鼠抗GM130抗体Proteintech Group66662-1-Ig
兔抗INSIG2抗体Proteintech Group24766-1-AP
兔抗lamin b1抗体Proteintech Group12987-1-AP
小鼠抗GAPDH抗体Proteintech Group60004-1-Ig
兔抗ACLY抗体Cell Signaling Technology4332
兔抗HA标签抗体Cell Signaling Technology3724
兔抗FLAG标签抗体Cell Signaling Technology14793
小鼠抗FLAG标签抗体Cell Signaling Technology8146
兔抗Calnexin抗体Cell Signaling Technology2433
兔抗ACCα抗体Santa Cruz Biotechnologysc-30212
小鼠抗FASN抗体Santa Cruz Biotechnologysc-48357
小鼠抗SCAP抗体Santa Cruz Biotechnologysc-13553
兔抗INSIG1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-25124-R
兔抗SCD1抗体Elabscience BiotechnologyE-AB-66816
兔抗HMGCR抗体Bioss Biotechnologybsm-52822R
兔抗β-肌动蛋白抗体Bioss Biotechnologybs-0061R
NE-PER核浆提取试剂盒Thermo Fisher Scientific78833
Duolink邻位连接试剂盒Sigma--
RNAiso Plus试剂TaKaRa9108
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaDRR037A
SYBR Green PCR Mix试剂盒TaKaRa--
CFX connect实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
Illumina Hiseq2000测序平台Illumina--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型构建与饲养
遗传背景(C57BL/6)、年龄(6-8周龄)、性别(雄性)、饮食类型(NCD或HFD)及喂养周期(16周)
阅读提示:Materials and methods 2.1 Animal model and diets
CD36LKO小鼠验证
敲除效率检测方法(免疫印迹和Q-PCR)、对照鼠(fl/fl)
阅读提示:Results 3.2 及 Figure S2
GTT和ITT
禁食时间(GTT:12h,ITT:4h)、葡萄糖剂量(1g/kg)、胰岛素剂量(0.7U/kg)、测量时间点(0-120min)
阅读提示:Materials and methods 2.2 Glucose tolerance tests (GTTs) and insulin tolerance tests (ITTs)
RNA-seq分析
每组样本量(n=3)、差异基因筛选阈值(|log2FC|>1且Padj<0.05)
阅读提示:Materials and methods 2.13 RNA isolation, real-time quantitative PCR (Q-PCR) analysis, and RNA sequence
细胞实验
HepG2细胞培养条件、胰岛素浓度(100nM)和处理时间(12h或不同时间点)、siRNA转染浓度(siCD36和siINSIG2序列)、药物浓度(25-HC 5μM、betulin 15μM)和溶剂对照(DMSO)
阅读提示:Materials and methods 2.6 Cell lines and cell treatment
原代肝细胞分离
小鼠年龄(8-10周龄)、灌流缓冲液成分和浓度、胶原酶浓度(0.5mg/ml)、铺板条件(collagen I-coated plates)
阅读提示:Materials and methods 2.7 Primary hepatocytes culture
分子检测
抗体信息(特异性和稀释度未明确)、PLA实验条件(Duolink试剂盒)、亚细胞提取试剂盒型号
阅读提示:Materials and methods 2.9 Co-immunoprecipitation and immunoblotting, 2.10 Nuclear and cytoplasmic extraction, 2.11 Isolation of ER and Golgi, 2.12 Immunofluorescence and PLA