肝脏蛋白可逆S-脂修饰对甘油三酯代谢的调控及环境暴露干扰的蛋白质组学研究

Environmental pollution and a growing global trend of major diseases towards young people have been attracting more and more attention. Liver not only plays an important role in the metabolism of exogenous chemicals but also is a key organ for lipids metabolism. This work is focusing on the newly revealed S-fatty acylation of hepatic proteins and the metabolic regulation of triglycerides. Through the establishment of selective chemical hydrolysis-directed amino acid affinity localization and quantitative mass spectrometric analysis of dynamic changes in cycles of S-fatty acylation, it is aimed to map reversible S-fatty acylated liver proteome and identify functional protein clusters related with lipid metabolism. With regard to typical persistent environmental pollutants (such as organochlorine pesticide residues), proteins including glutathione S-transferase and hydroxysteroid dehydrogenase that are critical for the metabolism of exogenous chemicals and endogenous hormones respectively will be particularly studied in order to explore dynamics of S-fatty acylation and the cooperation with posttranslational phosphorylation. The effects of covalently bonded long chain fatty acids on the bioactivities of these proteins will also be investigated. It is expected to provide model biological data for studies of aberrant lipids metabolism and progression of major human diseases. New sets of experimental evidences are also pursued for assessment of pesticide safety.

环境污染及重大疾病年轻化趋势已日益引起广泛关注。肝脏既是外源性化学物的主要代谢器官，也是脂肪代谢的枢纽。本项目旨在揭示肝脏蛋白可逆S-脂修饰对甘油三酯合成代谢和分解代谢的调控，建立选择性化学水解导向的氨基酸位点亲和定位法和定量分析S-脂修饰动态变化的质谱方法，先导性构建肝脏蛋白可逆S-脂修饰谱，挖掘脂质代谢相关的功能蛋白质群。针对环境中的典型持久性有机污染物（如有机氯农药残留），着重分析谷胱甘肽S-转移酶和羟基甾类脱氢酶等，研究这些蛋白酶S-脂修饰对外源性化学物和脂质相关激素代谢的影响，以及与翻译后磷酸化修饰的协同作用，并研究长链脂肪酸的可逆共价结合与这些蛋白酶活性的关系。本项目预期可为认识脂质的异常代谢和人类重大疾病的发生发展提供新型模式生物数据，为农药安全性评价提供新的实验依据。

环境污染及重大疾病年轻化趋势已日益引起广泛关注。肝脏既是外源性化学物的主要代谢器官，也是脂肪代谢的枢纽。本项目围绕肝脏蛋白可逆S-脂修饰对甘油三酯合成代谢和分解代谢的调控，探索了S-脂修饰动态变化的质谱分析方法，研究了大鼠肝脏与脂质代谢相关的功能蛋白质群。由于真核细胞核内组蛋白的翻译后修饰在调控基因的动态表达中起着重要作用，我们特别研究了大鼠肝脏组蛋白的脂修饰和磷酸化修饰，建立了组蛋白的高分辨二维凝胶电泳分析方法。针对环境中的典型持久性有机污染物（有机氯农药残留），我们着重探索了谷胱甘肽S-转移酶和羟基甾类脱氢酶与外源性化学物的相互作用，研究了这些外源性化学物对酶活性和脂质相关激素代谢的影响。我们建立了质谱化学成像技术以研究外源性化学物和代谢物在肝脏和肾脏组织中的空间分布、ADME过程，及其在环境中的转化和迁移，特别是在植物组织中的生物累积。利用质谱化学成像，我们还研究了内源性脂质在组织中的空间分布特征。本项目的重要启发性结果包括（1）多位点翻译后磷酸化修饰与脂修饰可能存在动态协同作用，特别是N-端连续发生的多位点可逆磷酸化修饰逐级引入负电荷，这不仅逐级增强与细胞膜磷脂双分子层的排斥作用，还为研究N-端不可逆脂修饰的动态调控奠定了基础。（2）长链脂肪酸与蛋白的共价结合可能直接影响蛋白酶活性。研究发现，在环境中有机氯污染物的影响下，肝脏中大量脂肪堆积，这表明与脂肪合成、转运相关蛋白的表达或相关酶活性受到直接影响。（3）在基础理论和实验方法方面，我们建立的质谱成像技术不仅能够检测脂质、激素、环境污染物等在不同组织器官中的空间分布，还为研究异相界面电子转移及环境污染物在不同半导体晶面发生的光化学反应提供了新的研究思路和研究手段，发现了电子与中性分子的多模态相互作用（结合型、离解型和电子脱离）。本项目为认识脂质异常代谢和重大疾病的发生发展丰富了模式生物数据，为化学品安全性评价提供了新型研究手段。