翁杰敏/馬欣然課題組合作發(fā)現(xiàn)UHRF1調(diào)控糖脂代謝的新功能及其機(jī)制

研究背景
AMPK是細(xì)胞極為重要的能量感受器，當(dāng)細(xì)胞處于能量匱乏的狀態(tài)時(shí)AMPK會(huì)被激活，AMPK激活后可以磷酸化不同的下游底物從而促進(jìn)分解代謝和抑制合成代謝，最終使細(xì)胞達(dá)到能量平衡狀態(tài)。

UHRF1是至關(guān)重要的DNA甲基化調(diào)控因子，它參與DNA維持性甲基化過程的功能已經(jīng)研究的比較清楚。另外，還有研究表明UHRF1參與DNA的損傷修復(fù)。但除此之外 UHRF1是否還有其它全新的生物學(xué)功能尚不清楚。

2021年9月，華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院翁杰敏教授團(tuán)隊(duì)和馬欣然教授團(tuán)隊(duì)合作在cell research雜志上發(fā)表了題為Nuclear UHRF1 is a gate-keeper of cellular AMPK activity and function的研究論文，華東師范大學(xué)翁杰敏教授和馬欣然教授為論文的共同通訊作者，翁杰敏教授實(shí)驗(yàn)室已畢業(yè)的博士生徐翔，丁廣進(jìn)以及馬欣然教授實(shí)驗(yàn)室博士后劉才智為該論文的共同第一作者。
 

研究材料
該論文的研究材料包括8-12周齡的雄性C57BL/6J小鼠、肝細(xì)胞特異性UHRF1轉(zhuǎn)基因小鼠（賽業(yè)生物構(gòu)建）、WT和肝臟特異性AMPKα基因敲除小鼠（AMPKαLKO）由李靜亞博士（中國科學(xué)院上海藥物研究所）提供。常規(guī)細(xì)胞系（A549、HCT116、293T、MEF）,此外 AMPKα1/2 DKO MEF細(xì)胞系由復(fù)旦大學(xué)雷群英課題組惠贈(zèng)。

研究方法
使用的技術(shù)方法包括 質(zhì)�？寺�，細(xì)胞培養(yǎng)與質(zhì)粒轉(zhuǎn)染 ，免疫共沉淀，Western Blot (WB) ，RNA抽提反轉(zhuǎn)與實(shí)時(shí)定量PCR（qRT-PCR），核質(zhì)分離，免疫染色，小鼠腺病毒和siRNA注射，肝原代細(xì)胞分離培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)，葡萄糖耐受和胰島素耐受實(shí)驗(yàn)，肝臟脂質(zhì)含量檢測(cè)等。

技術(shù)路線

01細(xì)胞水平敲低或者敲除UHRF1檢測(cè)AMPK的激活

↓

02使用IP，免疫熒光，核質(zhì)分離，qPCR等一系列技術(shù)研究該調(diào)控機(jī)制

↓

03使用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型研究該調(diào)控是否具有生理功能

研究結(jié)果
1// 體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)UHRF1可以調(diào)控AMPK的活性
首先該論文通過IP實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)UHRF1和AMPK存在著較強(qiáng)的相互作用，并且在多種細(xì)胞中敲低UHRF1能夠顯著激活A(yù)MPK。
 

圖1. UHRF1與AMPK存在相互作用，且UHRF1能在多種細(xì)胞中顯著抑制AMPK的活性。

緊接著研究人員通過核質(zhì)分離和FRAP實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)UHRF1可以調(diào)控細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)兩部分AMPK的活性，并且UHRF1可以調(diào)控AMPK的核質(zhì)穿梭。
 

然后研究人員發(fā)現(xiàn)UHRF1主要通過調(diào)控磷酸酶PP2A和AMPK的相互作用調(diào)控AMPK的活性，并且UHRF1對(duì)于AMPK的調(diào)控主要依賴于PP2A。
 

圖3. UHRF1可以促進(jìn)PP2A介導(dǎo)的AMPK去磷酸化。

2// 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證UHRF1負(fù)調(diào)控AMPK的活性
最后研究人員通過尾靜脈注射腺病毒在小鼠肝臟內(nèi)特異過表達(dá) UHRF1 以及構(gòu)建肝臟特異性過表達(dá)UHRF1的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型（該小鼠由賽業(yè)生物公司提供）發(fā)現(xiàn)，在肝臟特異性過表達(dá)UHRF1后，小鼠的整體代謝指標(biāo)包括血糖、血脂、肝臟脂質(zhì)水平有非常顯著的改變，同時(shí)肝臟內(nèi)的AMPK活性也被顯著抑制，說明UHRF1在體內(nèi)也能負(fù)調(diào)控AMPK的活性。
 

圖4. UHRF1可以在小鼠體內(nèi)調(diào)控糖脂代謝。

3//  機(jī)制研究
進(jìn)一步的機(jī)制研究表明UHRF1主要是通過招募磷酸酶PP2A對(duì)AMPK進(jìn)行去磷酸化調(diào)控，最后研究人員還發(fā)現(xiàn)UHRF1對(duì)于AMPK的調(diào)控在小鼠的肝臟和脂肪組織也存在。

總結(jié)
在本研究中，研究人員通過相互作用蛋白篩選發(fā)現(xiàn)了UHRF1的一個(gè)新的相互作用蛋白即AMPK，進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)UHRF1是一個(gè)新的AMPK上游調(diào)控因子并且在維持正常能量狀態(tài)下AMPK處于失活狀態(tài)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在多種細(xì)胞中敲低或者敲除UHRF1都能顯著激活 AMPK, 并且研究人員發(fā)現(xiàn)UHRF1可以通過調(diào)控AMPK的活性進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞糖酵解和脂質(zhì)代謝。

總而言之，該研究將UHRF1確定為一種在細(xì)胞代謝中具有關(guān)鍵作用的新型AMPK上游調(diào)控因子。

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原文檢索：
Xu, X., Ding, G., Liu, C. et al. Nuclear UHRF1 is a gate-keeper of cellular AMPK activity and function. Cell Res (2021). https://doi.org/10.1038/s41422-021-00565-y