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制

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

UHRF1是至關重要的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。但除此之外 UHRF1是否還有其它全新的生物學功能尚不清楚。

2021年9月，華東師范大學生命科學學院翁杰敏教授團隊和馬欣然教授團隊合作在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，翁杰敏教授實驗室已畢業(yè)的博士生徐翔，丁廣進以及馬欣然教授實驗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（中國科學院上海藥物研究所）提供。常規(guī)細胞系（A549、HCT116、293T、MEF）,此外 AMPKα1/2 DKO MEF細胞系由復旦大學雷群英課題組惠贈。

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

技術(shù)路線

01細胞水平敲低或者敲除UHRF1檢測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)控機制

↓

03使用轉(zhuǎn)基因動物模型研究該調(diào)控是否具有生理功能

研究結(jié)果
1// 體外實驗發(fā)現(xiàn)UHRF1可以調(diào)控AMPK的活性
首先該論文通過IP實驗發(fā)現(xiàn)UHRF1和AMPK存在著較強的相互作用，并且在多種細胞中敲低UHRF1能夠顯著激活AMPK。
 

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

緊接著研究人員通過核質(zhì)分離和FRAP實驗發(fā)現(xiàn)UHRF1可以調(diào)控細胞核和細胞質(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對于AMPK的調(diào)控主要依賴于PP2A。
 

圖3. UHRF1可以促進PP2A介導的AMPK去磷酸化。

2// 體內(nèi)實驗進一步驗證UHRF1負調(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 UHRF1 以及構(gòu)建肝臟特異性過表達UHRF1的轉(zhuǎn)基因動物模型（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UHRF1后，小鼠的整體代謝指標包括血糖、血脂、肝臟脂質(zhì)水平有非常顯著的改變，同時肝臟內(nèi)的AMPK活性也被顯著抑制，說明UHRF1在體內(nèi)也能負調(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//  機制研究
進一步的機制研究表明UHRF1主要是通過招募磷酸酶PP2A對AMPK進行去磷酸化調(diào)控，最后研究人員還發(fā)現(xiàn)UHRF1對于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的一個新的相互作用蛋白即AMPK，進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)UHRF1是一個新的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)揮了關鍵作用。在多種細胞中敲低或者敲除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的活性進而調(diào)控細胞糖酵解和脂質(zhì)代謝。

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

賽業(yè)生物一站式服務平臺

賽業(yè)生物多位一體平臺服務網(wǎng)絡，涵蓋一站式的基因和細胞治療CRO平臺、品系豐富的基因編輯小鼠資源庫，高效且智能化的模式動物定制平臺、嚴格質(zhì)控的無菌鼠技術(shù)服務平臺，一站式小動物表型分析平臺及創(chuàng)新性的藥物篩選評價小鼠模型平臺，可為您提供從細胞模型到大小鼠模型的專業(yè)一站式服務。如有需要，歡迎后臺留言或是聯(lián)系我們咨詢~

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