PANX1介导的ATP释放赋予FAM3A对肝糖异生和脂质合成的抑制作用

背景：细胞外三磷酸腺苷（ATP）是一种重要的信号分子。既往研究已深入揭示序列相似性家族3成员A（FAM3A）在控制肝脏糖脂代谢、胰岛β细胞功能、脂肪细胞分化、血压及其他生物学和病理生理过程中的关键作用。尽管线粒体蛋白FAM3A通过刺激ATP释放以激活P2受体通路，在糖脂代谢调控中发挥重要作用，但其在肝细胞中促进ATP释放的机制尚不清楚。方法：本研究使用db/db小鼠、高脂饮食（HFD）喂养小鼠、全身性pannexin 1（PANX1）敲除小鼠以及人肝脏切片。利用腺病毒和腺相关病毒进行体内基因过表达或抑制。通过口服葡萄糖耐量试验（OGTT）、丙酮酸耐量试验（PTT）、胰岛素耐量试验（ITT）和磁共振成像（MRI）评估小鼠代谢状态。通过免疫共沉淀联合质谱（MS）检测蛋白质-蛋白质相互作用。结果：在脂肪变性的人和小鼠肝脏中，ATP通透性通道PANX1的表达升高（P<0.01）。肝脏PANX1过表达改善了肥胖小鼠失调的糖脂代谢。肝脏PANX1敲低或全身性PANX1敲除的小鼠表现出糖脂代谢紊乱。恢复肝脏PANX1可挽救PANX1缺陷小鼠的代谢紊乱（P<0.05）。机制上，ATP释放由PANX1激活蛋白激酶B-叉头框蛋白O1（Akt-FOXO1）通路介导，通过肝细胞中的P2Y受体抑制糖异生。PANX1介导的ATP释放还激活钙调蛋白（CaM）（P<0.01），CaM与c-Jun N末端激酶（JNK）相互作用并抑制其活性，从而使转录因子激活蛋白-1（AP1）失活，抑制脂肪酸合酶（FAS）表达和脂质合成（P<0.05）。FAM3A通过热休克因子1（HSF1）刺激肝细胞中PANX1的表达（P<0.05）。值得注意的是，在PANX1缺陷的肝细胞和肝脏中，FAM3A过表达未能促进ATP释放、抑制糖异生和脂肪生成基因的表达，也未能抑制糖异生和脂质沉积。结论：PANX1介导的ATP释放在维持肝脏糖脂稳态中起关键作用，并赋予FAM3A对肝糖异生和脂肪生成的抑制作用。