研究背景
AMPK是細胞極為重要的能量感受器，當細胞處于能量匱乏的狀態時AMPK會被激活，AMPK激活后可以磷酸化不同的下游底物從而促進分解代謝和抑制合成代謝，最終使細胞達到能量平衡狀態。

UHRF1是至關重要的DNA甲基化調控因子，它參與DNA維持性甲基化過程的功能已經研究的比較清楚。另外，還有研究表明UHRF1參與DNA的損傷修復。但除此之外 UHRF1是否還有其它全新的生物學功能尚不清楚。

2021年9月，華東師范大學生命科學學院翁杰敏教授團隊和馬欣然教授團隊合作在cell research雜志上發表了題為Nuclear UHRF1 is a gate-keeper of cellular AMPK activity and function的研究論文，華東師范大學翁杰敏教授和馬欣然教授為論文的共同通訊作者，翁杰敏教授實驗室已畢業的博士生徐翔，丁廣進以及馬欣然教授實驗室博士后劉才智為該論文的共同第一作者。
 

研究材料
該論文的研究材料包括8-12周齡的雄性C57BL/6J小鼠、肝細胞特異性UHRF1轉基因小鼠（賽業生物構建）、WT和肝臟特異性AMPKα基因敲除小鼠（AMPKαLKO）由李靜亞博士（中國科學院上海藥物研究所）提供。常規細胞系（A549、HCT116、293T、MEF）,此外 AMPKα1/2 DKO MEF細胞系由復旦大學雷群英課題組惠贈。

研究方法
使用的技術方法包括 質粒克隆，細胞培養與質粒轉染 ，免疫共沉淀，Western Blot (WB) ，RNA抽提反轉與實時定量PCR（qRT-PCR），核質分離，免疫染色，小鼠腺病毒和siRNA注射，肝原代細胞分離培養和實驗，葡萄糖耐受和胰島素耐受實驗，肝臟脂質含量檢測等。

技術路線

01細胞水平敲低或者敲除UHRF1檢測AMPK的激活

↓

02使用IP，免疫熒光，核質分離，qPCR等一系列技術研究該調控機制

↓

03使用轉基因動物模型研究該調控是否具有生理功能

研究結果
1// 體外實驗發現UHRF1可以調控AMPK的活性
首先該論文通過IP實驗發現UHRF1和AMPK存在著較強的相互作用，并且在多種細胞中敲低UHRF1能夠顯著激活AMPK。
 

圖1. UHRF1與AMPK存在相互作用，且UHRF1能在多種細胞中顯著抑制AMPK的活性。

緊接著研究人員通過核質分離和FRAP實驗發現UHRF1可以調控細胞核和細胞質兩部分AMPK的活性，并且UHRF1可以調控AMPK的核質穿梭。
 

然后研究人員發現UHRF1主要通過調控磷酸酶PP2A和AMPK的相互作用調控AMPK的活性，并且UHRF1對于AMPK的調控主要依賴于PP2A。
 

圖3. UHRF1可以促進PP2A介導的AMPK去磷酸化。

2// 體內實驗進一步驗證UHRF1負調控AMPK的活性
最后研究人員通過尾靜脈注射腺病毒在小鼠肝臟內特異過表達 UHRF1 以及構建肝臟特異性過表達UHRF1的轉基因動物模型（該小鼠由賽業生物公司提供）發現，在肝臟特異性過表達UHRF1后，小鼠的整體代謝指標包括血糖、血脂、肝臟脂質水平有非常顯著的改變，同時肝臟內的AMPK活性也被顯著抑制，說明UHRF1在體內也能負調控AMPK的活性。
 

圖4. UHRF1可以在小鼠體內調控糖脂代謝。

3//  機制研究
進一步的機制研究表明UHRF1主要是通過招募磷酸酶PP2A對AMPK進行去磷酸化調控，最后研究人員還發現UHRF1對于AMPK的調控在小鼠的肝臟和脂肪組織也存在。

總結
在本研究中，研究人員通過相互作用蛋白篩選發現了UHRF1的一個新的相互作用蛋白即AMPK，進一步的機制研究發現UHRF1是一個新的AMPK上游調控因子并且在維持正常能量狀態下AMPK處于失活狀態中發揮了關鍵作用。在多種細胞中敲低或者敲除UHRF1都能顯著激活 AMPK, 并且研究人員發現UHRF1可以通過調控AMPK的活性進而調控細胞糖酵解和脂質代謝。

總而言之，該研究將UHRF1確定為一種在細胞代謝中具有關鍵作用的新型AMPK上游調控因子。

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原文檢索：
Xu, X., Ding, G., Liu, C. et al. Nuclear UHRF1 is a gate-keeper of cellular AMPK activity and function. Cell Res (2021). https://doi.org/10.1038/s41422-021-00565-y