脂肪细胞分化过程中RNA结合蛋白STAU1调节pparγ可变剪接的机制研究

Excessive adipocyte differentiation is the main reason of obesity. PPARγ,which encodes two proteins PPARγ1 and PPARγ2, is an important transcription factor during adipogenesis. PPARγ2 is an adipocyte specific transcription factor, but the exact mechanism of PPARγ2 is encoded by PPARγis not clear. Our results show that up-regulating the expression of RNA binding protein STAU1 can increase the expression of PPARγ2 during adipogenesis. Therefore we propose a new hypothesis of STAU1 can modulate PPAR hnRNA splicing. In this project we intend to use RIP, minigene, point mutation, sucrose density gradient centrifugation methods, to explore the specific mechanism of STAU1 modulates the alternative splicing of pparγ during WAT differentiation. Furthermore, by using the adeno-associated virus we will test the effects of STAU1 regulates the lipid metabolism and fat tissue function in vivo. This program will shed light on the mechanism of ppar2 mRNA production and reveal the specific ways in which STAU1 regulates the alternative splicing in adipogenesis, and rich adipocyte differentiation of posttranscriptional gene regulatory networks.

肥胖与脂肪细胞过度分化密切相关，pparγ能够通过可变剪接编码两种转录因子PPARγ1和PPARγ2，后者与脂肪细胞分化密切相关，但二者产生的调节机制尚不明确。前期我们发现脂肪细胞分化过程中RNA结合蛋白STAU1的表达上调，且能够与pparγ hnRNA结合并上调PPARγ2蛋白的表达。因此我们提出STAU1能够调节pparγ hnRNA可变剪接过程的新假说。本项目拟通过RIP、minigene、点突变、蔗糖密度梯度离心等方法，详细探索白色脂肪细胞分化过程中STAU1调节pparγ可变剪接的具体机制，并通过腺相关病毒进行在体实验，考察STAU1对脂代谢及脂肪组织功能的影响。上述研究将阐明pparγ2 mRNA的产生机制，并揭示STAU1在白色脂肪细胞分化中调节可变剪接的具体方式，进而从转录后水平丰富脂肪细胞分化的基因调控网络。

STAU1是SMD途径重要的调控蛋白，能够从转录后水平调控细胞分化，但其在脂肪细胞分化过程中的具体调控机制仍有待继续研究。本课题按照申报书中的研究内容初步探索了STAU1调节pparγ可变剪接的机制，本研究利用minigene、PAR-CLIP及蔗糖密度梯度离心实验，证明STAU1能够通过识别并结合在pparγ hnRNA的B1序列，并促进外显子E1的保留，从而上调PPARγ2的表达。另外，本课题组利用慢病毒在STAU1敲除的SVF细胞中过表达STAU1后能够挽救PPARγ2的表达。为了进一步探索STAU1调控脂肪组织代谢的具体功能，我们构建了脂肪组织特异性敲除STAU1小鼠，通过代谢表型研究，发现STAU1敲除能够促进小鼠产热，并改善高脂喂养下的体重增加及胰岛素敏感性。此外，除研究STAU1调控pparγ hnRNA可变剪接的机制外，依托本项目研究内容，本课题还发现：（1） STAU1不仅有抑制前脂肪细胞增殖的潜能，同时也可以影响脂肪细胞的凋亡；（2）STAU1 通过与Krüppel样因子16(Krüppel like factor 16, Klf16 )mRNA 3’UTR 区局部双链结构特异性结合，从转录后水平下调了KLF16 蛋白质的表达，促使磷脂酸磷脂酶1（Lipin1）的基因表达水平升高，增加了甘油三酯的合成，促进了3T3-L1 脂肪细胞的分化；（3）STAU1能够通过SMD途径降解叉头核蛋白P1（fork head Box P1, FOXP1）促进白色脂肪组织棕色化；（4）STAU1能够通过与脂肪酸结合蛋白4（fatty acid binding protein 4， FABP4）mRNA结合，从而促进fabp4 mRNA的解旋，上调FABP4蛋白的表达。依托本项目已发表论文3篇，培养硕士研究生2人，申请专利1项，参与会议交流2次。