PNPLA3基因I148M多态性引发非酒精性脂肪肝的作用及其机理研究

遗传因素在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的形成中起重要作用。国外新近发现PNPLA3基因I148M多态性与NAFLD显著相关，但其是否能独立导致NAFLD，以及影响肝脏脂肪代谢的作用机理不明。本课题组前期工作发现，PNPLA3基因I148M多态性与中国汉族人群NAFLD显著相关，并通过生物信息学手段分析表明，该多态性位点影响酶的催化功能。基于前期成果，本项目拟通过"个体-细胞-分子"三个层面，深入研究PNPLA3多态性位点（I148M）的作用机制，建立转基因小鼠模型，比较模式动物与人类的临床表型差异；通过一系列原代肝细胞实验，阐明PNPLA3基因I148M多态性对细胞代谢水平的影响机制；利用基因芯片及质谱等手段，阐明该多态性对代谢通路的上下游组分及蛋白相互作用的影响。本项目将明确阐明PNPLA3基因I148M多态性对NAFLD的作用及机制，为NAFLD进一步研究提供有价值的动物模型。

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是世界范围内最常见的慢性肝脏疾病。遗传因素在NAFLD发病中起重要作用。国内外研究发现PNPLA3基因I148M多态性与NAFLD显著相关，但其是否能独立导致NAFLD，以及影响肝脏脂肪代谢的作用机理不明。本项目从“人群-细胞-分子-动物”水平对PNPLA3基因I148M多态性与NAFLD的相关性及分子机制进行了深入研究。人群水平，我们建立了中国汉族人群的NAFLD生物样本库，并首次证实了PNPLA3 I148M多态性与中国汉族人群NAFLD的发生有显著相关性，并利用同卵双生子研究及经典的生物信息学工具发现补体C3f及纤维蛋白肽A可能是NAFLD的潜在诊疗标记物，推动了NAFLD诊断的完善和大规模NAFLD筛查的可行性；细胞水平，我们利用“简化的两步灌流法”获得高纯度、高活性的原代小鼠肝细胞，成功构建了携带PNPLA3基因野生型和I148M突变型的慢病毒载体，并证实该基因多态性通过上调p53的表达可引起Huh-7细胞周期紊乱，还可以通过过表达Huh7细胞中SREBP-1c进而引起甘油三酯的合成增加；分子水平，我们利用同源模建与分子动力学方法构建了PNPLA3蛋白的Patatin结构域的三维结构模型，发现PNPLA3基因I148M突变可通过阻碍底物进入催化腔并改变底物结合口袋的构象影响酶的功能，揭示了该突变影响酶功能的主要机制；动物水平，我们在国际上首次利用DNA原核显微注射法，构建了PNPLA3基因I148M多态性肝脏特异表达的转基因小鼠模型，并成功地对后代进行鉴定。以本项目的研究成果为基础，有助于建立NAFLD早期遗传分子学预警预测模型，应用于中国汉族NAFLD高危人群相关基因的筛查，并对筛查阳性患者进行早期干预治疗，有望进一步降低NAFLD相关肝硬化、肝癌的发病率。同时建立更合理的NAFLD实验动物模型用于NAFLD的防治研究，并从基因水平上对NAFLD的治疗提供新思路，具有良好的社会效益。