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胆固醇吸收是人体获得胆固醇的主要途径之一,对人体胆固醇代谢平衡起到重要的调节作用。但是胆固醇过量摄取会导致高胆固醇血症,是动脉粥样硬化、冠心病和中风等严重疾病的重要致病因素。研究肝肠胆固醇吸收的分子机理,鉴定参与此过程的重要蛋白因子将为研发新型降胆固醇药物提供靶点,从而为治疗相关疾病提供重要的基础。
NPCIL1(Niemann-Pick C1 Like1)是肝肠胆固醇吸收的关键蛋白之一,是降胆固醇药物依折麦布(Ezetimibe)的作用靶点。但是NPCIL1蛋白介导胆固醇吸收的分子机制和Ezetimibe抑制NPC1L1蛋白的药物作用机理一直不清楚。
本论文工作针对肝肠胆固醇的吸收展开研究,着重探索胆固醇吸收关键蛋白NPC1L1介导胆固醇吸收的分子机制,寻找参与胆固醇吸收的新蛋白因子和研究胆固醇吸收抑制剂Ezetimibe的药物作用机理。研究发现胆固醇调节NPC1L1蛋白循环转运于细胞质膜和内吞循环体(EndocyticRecycling Compartment,ERC):当胆固醇水平升高时,NPC1L1蛋白携带胆固醇从细胞质膜通过Clathrin/AP-2蛋白复合体介导的膜泡内吞进入细胞内,并依靠微丝系统运输到ERC;当胆固醇水平降低时,NPC1L1蛋白被运送到细胞质膜,此过程需要MyosinVb/Rab11a/Rab11-FIP2蛋白三元复合物和微丝(Microfilamenf)系统的动态完整性。
NPC1L1蛋白介导的胆固醇吸收是一个高效的过程,本论文工作进一步揭示了胆固醇高效吸收的分子机制。研究发现NPC1L1蛋白结合脂质筏(Lipid Raft)蛋白Flotillin-1/2,形成一类富含胆固醇的脂质筏。这类脂质筏在密度离心中分布在低密度组分中(Low Density Fraction),因此被命名为(N)PC1L1/(F)lotillin-positive(L)ow density lipid rafts(NFL-lipid rafts,NFL,脂质筏)。这种富含胆固醇的NFL脂质筏的内吞一次性地将大量胆固醇运送到细胞内,从而确保了胆固醇的高效吸收。NPC1L1蛋白的N端结构域结合胆固醇,对富含胆固醇的NFL脂质筏的形成是必须的。降胆固醇药物Ezetimibe解离NPC1L1和Flotillin-1/2形成的蛋白复合体,抑制NFL脂质筏的形成和NPC1L1蛋白的内吞,最终降低胆固醇的吸收。
本论文研究还发现,NFL脂质筏中NPC1L1蛋白和胆固醇的比例是1:18～20。该发现阐明了胆固醇吸收过程中NPC1L1蛋白和胆固醇的分子数量关系,并深入揭示了NPC1L1蛋白以NFL脂质筏的形式吸收胆固醇的效率。
综上所述,本论文工作发现外源胆固醇吸收是通过NPC1L1蛋白介导的膜泡运输实现,鉴定出了Clathrin/AP-2、MyosinVb/Rab11a/Rab11-FIP2和Flotillin-1/2等参与胆固醇吸收的重要蛋白,发现了NFL脂质筏并揭示肝肠胆固醇吸收高效性的机制和降胆固醇药物Ezetimibe的作用机理。这些工作不仅系统性阐明了饮食胆固醇吸收的分子途径,而且为研发新型的胆固醇吸收抑制剂提供了直接的理论基础。