Menin通过调控SIRT1和PPARγ的细胞转运来协调肝脏葡萄糖和脂肪酸摄取

Menin orchestrates hepatic glucose and fatty acid uptake via deploying the cellular translocation of SIRT1 and PPARγ.

作者信息Tingjun Liu, Ranran Li, Lili Sun, Zhongjin Xu, Shengxuan Wang, Jingxuan Zhou, Xuanning Wu, Kerong Shi
PMID37740216
发布时间2023-09-22
DOI10.1186/s13578-023-01119-y

实验完整度

实验包含体外肝细胞模型(NCTC-1469)、油酸诱导脂肪肝细胞模型和奶牛脂肪肝组织样本,并进行了功能验证(过表达/敲低)和机制验证(ChIP、免疫共沉淀、亚细胞定位分析)。

主要模型

小鼠肝细胞系NCTC-1469 油酸诱导的脂肪肝细胞模型 奶牛正常和脂肪肝肝组织活检样本

重点核对

细胞系:小鼠肝细胞NCTC-1469 Menin过表达载体:pcDNA3.1(+)-mMen1;Menin敲低siRNA:si-Men1 油酸处理浓度:0.25 mM,处理72小时 ChIP实验:使用Magna ChIP G试剂盒,检测Menin结合FABP3/4/5启动子 Western blot定量:三次独立实验,蛋白质表达水平相对于内参β-actin或Histone 3

摘要

背景:Menin是由Men1基因编码的支架蛋白,与多种转录蛋白相互作用以激活或抑制细胞过程,并且在多个器官中是关键介质。肝脏特异性和肝细胞特异性Menin缺乏会促进小鼠高脂饮食诱导的肝脏脂肪变性,以及胰岛素抵抗和2型糖尿病表型。Menin与肝脏代谢稳态之间的潜在联系可能为脂肪肝疾病的机制提供新的见解。结果:肝脏Menin表达的干扰影响了与非酒精性脂肪肝病(NAFLD)相关的代谢通路,包括FoxO信号通路,这与在油酸诱导的脂肪肝细胞模型和活检的脂肪肝组织中的观察相似,但肝脏Menin表达升高且FABP1受到抑制。较高的Menin水平促进葡萄糖摄取,同时抑制脂肪酸摄取。Menin通过结合其启动子区域靶向FABP3/4/5以及CD36或GK、PCK的表达,同时招募并调控PPARγ和SIRT1在细胞核和细胞质中的细胞定位。因此,Menin在肝细胞中与PPARγ和/或FoxO1结合,并通过招募SIRT1协调肝脏葡萄糖和脂肪酸摄取。结论:Menin作为转录激活因子和/或抑制因子,通过相互作用于细胞能量传感器SIRT1、PPARγ和/或FoxO1并调控它们在细胞质和细胞核之间的转运,从而靶向下游基因表达水平,参与肝脏能量摄取,维持代谢稳态。这些发现提供了更多证据,表明Menin可作为治疗肝脂肪变性、NAFLD或代谢功能障碍相关脂肪肝病(MAFLD)甚至其他肝脏疾病的靶点。

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
Menin在肝脏中如何协调葡萄糖和脂肪酸摄取以维持代谢稳态?
核心机制
Menin作为支架蛋白,通过招募SIRT1、PPARγ和/或FoxO1并调控它们在细胞核与细胞质间的转运,从而靶向调控葡萄糖摄取(GK, PCK)和脂肪酸摄取(FABP3/4/5, CD36)相关基因的表达。
主要证据
在肝细胞系、油酸诱导的脂肪肝细胞模型和奶牛脂肪肝组织中,Menin表达升高;Menin与PPARγ、SIRT1相互作用(Co-IP),并结合FABP3/4/5启动子(ChIP);Menin过表达促进葡萄糖摄取相关蛋白(GK, PCK)表达,抑制脂肪酸摄取蛋白(CD36, FABP3/4/5)表达。
研究意义
Menin可能作为治疗肝脂肪变性、NAFLD或MAFLD的潜在靶点。

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

构建Menin表达改变模型

验证Menin表达水平对肝细胞代谢相关基因表达的影响。

在NCTC-1469细胞中转染Men1过表达质粒(mMen1)或Men1-siRNA(si-Men1),并检测Menin mRNA和蛋白水平的变化。

2

基因表达谱分析

鉴定Menin调控的下游基因和信号通路。

使用RT2 Profiler PCR Array(脂肪肝相关基因)分析Menin敲低或过表达后肝细胞中基因表达差异,并进行PPI网络分析。

3

验证Menin与靶基因启动子的结合

确认Menin直接结合脂肪酸转运蛋白基因的启动子区域。

在正常、Menin过表达或敲低的肝细胞中进行Menin-ChIP实验,检测FABP3、FABP4、FABP5启动子区域的富集。

4

研究Menin与蛋白因子的相互作用及亚细胞定位

揭示Menin如何通过蛋白互作和细胞转运调控代谢。

通过免疫共沉淀(Co-IP)检测Menin与PPARγ、SIRT1的相互作用;通过核质分离和免疫荧光观察Menin过表达后Akt、PPARγ、SIRT1的分布变化。

5

诱导脂肪肝细胞模型

研究在脂肪沉积条件下Menin的表达和功能。

用油酸(OA)处理NCTC-1469细胞,建立脂肪肝细胞模型,检测Menin表达、脂质沉积和相关基因表达。

6

验证体内脂肪肝组织中的机制

验证体外发现的机制是否在体内脂肪肝组织中存在。

收取奶牛正常和脂肪肝肝组织样本,进行基因表达分析、Menin-ChIP和Co-IP实验。

7

功能验证:葡萄糖和脂肪酸摄取相关蛋白表达

确认Menin对葡萄糖和脂肪酸摄取相关蛋白表达的影响。

在Menin过表达的肝细胞中,通过Western blot检测糖代谢(GK, PCK)、脂代谢(CD36)以及信号通路蛋白(IRS1, Akt, AMPK, PPARγ, GSK3β)的表达和磷酸化水平。

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
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
RNA提取试剂盒----
SYBR-Premix Ex Taq IITaKaRa--
Mx3000p荧光定量PCR仪Agilent--
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRa--
RT2 Profiler PCR芯片QiagenPAMM-157Z
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜----
BeyoECL Plus化学发光液Beyotime--
油酸钠----
甘油三酯测定试剂盒Nanjing Jiancheng--
Protein G琼脂糖免疫沉淀试剂盒KPL--
Magna ChIP G染色质免疫沉淀试剂盒Merck Millipore--
油红O----
伊红----
奥林巴斯BX51显微镜Olympus--
anti-Menin抗体Bethyl LaboratoriesA300-105A
anti-PPARγ抗体Biossbsm-33436M
anti-SIRT1抗体CST2496T
山羊抗小鼠IgG H&L Cy5Bioss0296G-Cy5
山羊抗兔IgG H&L PEBiossbs-0295G-PE
山羊抗兔IgG H&L FITCBiossbs-0295G-FITC
徕卡TCS SPE共聚焦显微镜Leica--

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
细胞培养和转染
细胞系:NCTC-1469;培养基:DMEM/F12+10%FBS;转染试剂:Lipofectamine 2000;转染时间:24小时;过表达质粒:pcDNA3.1(+)-mMen1;siRNA:si-Men1。
阅读提示:参见Materials and methods: Cell culture and cell transfer
基因表达谱分析
RT2 Profiler PCR Array试剂盒(PAMM-157Z, Qiagen);样本RNA质量;内参:β-actin。
阅读提示:参见Materials and methods: RT2 Profiler PCR array
油酸诱导脂肪肝细胞模型
油酸浓度:0.25 mM;处理时间:72小时;细胞密度:1×10^4/孔(96孔板)。
阅读提示:参见Materials and methods: Fatty hepatocyte induction
ChIP实验
ChIP试剂盒:Magna ChIP G (Merck Millipore);使用的抗体;引物序列(Additional file 1: Table S3和S4)。
阅读提示:参见Materials and methods: Chromatin immunoprecipitation assay
蛋白免疫印迹
蛋白上样量20μg;SDS-PAGE浓度10%;一抗稀释比例1:1000;内参β-actin(全细胞/细胞质)或Histone 3(细胞核)。
阅读提示:参见Materials and methods: Electrophoresis and immunoblotting