上海百人博士连发PNAS，JBC文章解析新调控

　　

生物通报道：早年毕业于南京大学的宋保亮博士2005年被作为“****”人才引进，近年来其研究组主要对胆固醇代谢的两个重要方面－胆固醇合成及吸收进行研究，获得了不少新成果。

在长久的进化选择过程中，人类获得了高效吸收食物中营养的能力，用以应对当初食物来源的不足，当然对于胆固醇的吸收也不例外。饮食中大于50%的胆固醇将被人体所吸收。然而在现代社会，随着人们生活水平的提高和饮食结构的改变，高效的胆固醇摄取反而成为导致高胆固醇血症发病率提高的直接因素，也是相关的严重疾病，如动脉粥样硬化、冠心病和脑中风等发病的重要病因。阐明饮食胆固醇吸收效率的分子机制，将为研发新型的降胆固醇药物提供靶点，为防治高胆固醇血症以及相关严重代谢疾病提供重要理论基础。

宋保亮博士研究组发现一个名叫NPC1L1的蛋白质和两个名叫Flotillin-1和Flotillin-2的同源蛋白相互作用形成一个含有高浓度胆固醇的特殊膜结构域，犹如载有大量胆固醇的卡车一般。该结构域通过膜泡内吞，将大量胆固醇高效摄取进入细胞。这是饮食胆固醇高效吸收的重要原因之一。进一步研究发现降胆固醇药物“益适纯”（Ezetimibe，先灵葆雅公司）是通过阻断这种特殊膜结构域的形成，抑制胆固醇的吸收。

这一研究成果不仅进一步揭示了NPC1L1蛋白的作用机制和降胆固醇药物“益适纯”的作用原理，而且为筛选新型胆固醇吸收抑制剂提供了新的分子靶点、理论依据和实验基础。

另外这一研究组还揭示了人群中胆固醇吸收效率差异的分子机制，为相关疾病的临床诊断提供重要基础。

随着人们生活水平的提高，目前从食物中摄取的过多胆固醇已成为诱发各种心脑血管疾病，如高胆固醇血症、动脉粥样硬化、冠心病和脑中风等的主要致病因素。食物中胆固醇在流经肠道时大约有50%会被吸收，但由于个体的遗传差异，胆固醇实际上的吸收效率变动从29%到80%不等。并且这种胆固醇高吸收或低吸收的现象在人群中是可遗传的。

Niemann-Pick Type C1-Like 1 (NPC1L1)是近年来发现的介导饮食和胆汁中胆固醇吸收的关键蛋白，也是降胆固醇药物“益适纯”的直接作用靶点。宋保亮组的博士生王丽娟等人通过对在胆固醇低吸收人群中天然存在的多个NPC1L1 蛋白单氨基酸突变体进行了深入的分析和研究，揭示了其中多种单氨基酸突变直接影响了NPC1L1 蛋白的翻译后修饰、折叠和蛋白稳定性，导致其功能丧失和快速降解。同时，他们在小鼠模型上的相关研究结果也进一步表明这些NPC1L1 蛋白的突变是导致人群中胆固醇低吸收的主要原因。这些工作将为相关疾病的临床诊断提供重要基础。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Flotillins play an essential role in Niemann-Pick C1-like 1-mediated cholesterol uptake.

Dietary absorption is a major way for mammals to obtain cholesterol, which is mediated by Niemann-Pick C1-like 1 (NPC1L1) via vesicular endocytosis. One fundamental question in this process is how free cholesterol is efficiently taken up through the internalization of NPC1L1. Using exogenously expressed NPC1L1-EGFP, we show that the lipid raft proteins flotillins associate with NPC1L1 and their localization is regulated by NPC1L1 during intracellular trafficking. Furthermore, flotillins are essential for NPC1L1-mediated cellular cholesterol uptake, biliary cholesterol reabsorption, and the regulation of lipid levels in mice. Together with NPC1L1, they form cholesterol-enriched membrane microdomains, which function as carriers for bulk of cholesterol. The hypocholesterolemic drug ezetimibe disrupts the association between NPC1L1 and flotillins, which blocks the formation of the cholesterol-enriched microdomains. Our findings reveal a functional role of flotillins in NPC1L1-mediated cholesterol uptake and elucidate the formation of NPC1L1-flotillins-postive cholesterol-enriched membrane microdomains as a mechanism for efficient cholesterol absorption.

Molecular characterization of the NPC1L1 variants identified from cholesterol low absorbers

Niemann-Pick C1-like 1 (NPC1L1) is an essential protein for dietary cholesterol absorption. Nonsynonymous (NS) variants of NPC1L1 in humans are suggested to associate with cholesterol absorption variations. However, information concerning the characteristics and mechanism of these variants in cholesterol uptake are limited. In this study, we analyzed the cholesterol uptake ability of the 19 reported NS variants of NPC1L1 identified from cholesterol low absorbers. Among these variants, L110F, R306C, A395V, G402S, T413M, R693C, R1214H and R1268H could partially mediate cellular cholesterol uptake and were categorized as the partially dysfunctional variants. The other 11 variants including T61M, N132S, D398G, R417W, G434R, T499M, S620C, I647N, G672R, S881L and R1108W could barely facilitate cholesterol uptake, and were classified into the severely dysfunctional group. The partially dysfunctional variants showed mild defects on one or multiple aspects of cholesterol-regulated recycling, subcellular localization, glycosylation and protein stability. The severely dysfunctional ones displayed remarkable defects on all these aspects and were rapidly degraded through ER-associated degradation (ERAD) pathway. In vivo analyses using adenovirus-mediated expression in mice liver confirmed that the S881L variant failed to localize to liver canalicular membrane and the mice showed defect in biliary cholesterol re-absorption, while the G402S variant appeared to be similar to wild-type NPC1L1 in mice liver. This study suggests that the dysfunction of the 19 variants on cholesterol absorption is due to the impairment of recycling, subcellular localization, glycosylation, or stability of NPC1L1.

作者简介：

宋保亮
研究方向
胆固醇代谢调控

研究工作
胆固醇是细胞膜的关键组成成分，其主要作用是调节膜的流动性。胆固醇代谢异常会导致心血管疾病、阿尔海默氏病及胆结石等的发生。生物体有非常精细的机制以调控胆固醇代谢平衡，我们实验室主要对胆固醇代谢的两个重要方面－胆固醇合成及吸收进行研究，以加深人们对胆固醇代谢平衡调控的理论认识，并且为研发新型降胆固醇药物提供基础。

获奖情况
2006年获上海市“科技启明星”称号。

个人简介
1997年毕业于南京大学，获理学学士学位。
2002年毕业于中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所，获理学博士学位。
2002年至2005年，在美国德克萨斯大学西南医学中心从事博士后研究。
2005年10月起，在中科院生物化学与细胞生物学研究所任研究员，课题组长，博士生导师，“****”人才引进。
2006年获上海市“科技启明星”称号。