脂质储存和脂代谢异常会导致多种代谢疾病的发生，比如肥胖症、动脉粥样硬化、2型糖尿病以及非酒精性脂肪肝等。然而这些疾病发生发展的分子机制还尚未研究清楚。因此，在过去十年里有关脂质储存和代谢的研究发展迅速。在细胞中最主要的中性脂储存位置就是脂滴(lipid droplets，LDs)。脂滴的单层磷脂膜包裹着甘油三酯（triacylglycerol，TAG）、胆固醇酯(cholesterol ester, CE)和醚脂(ether lipids)等中性脂，膜上结合着多种脂滴常驻蛋白(resident protein)以及其他动态蛋白。这种多功能细胞器与人类的代谢失调疾病有着密切联系，因此脂滴是研究这类疾病的一个很好的切入点。　　线虫作为一个高度成熟的遗传学工具，非常易于观察脂滴，这些优势都使得线虫成为一个非常出色的脂代谢研究模型。本实验室纯化了线虫脂滴蛋白进行蛋白质组学分析，找到了三种脂滴常驻蛋白。本课题首次利用特异性标记线虫脂滴的蛋白DHS-3完成了线虫全基因组RNAi(RNA interference)筛选，并得到了78个能够显著影响脂滴形态的基因。其中，包括mthf-1在内的一系列参与到一碳代谢通路的甲基化相关基因，被发现对脂代谢有着巨大影响。　　MTHF-1是叶酸循环中为甲硫氨酸循环提供甲基的关键酶，因此本课题将研究的重点放在mthf-1调控线虫脂质代谢的机制上。由于mthf-1敲除严重影响线虫生长发育，且纯合突变体致死，本研究主要利用mthf-1敲低模型进行研究。实验发现在不同线虫株上敲低mthf-1都能诱导巨大脂滴的形成，以及甘油三酯水平的显著升高。mthf-1的敲低会增加线虫SREBP-1的同源蛋白SBP-1的表达水平和入核水平。此外，在敲除了sbp-1的基础上进一步干扰了mthf-1后，不再出现大脂滴表型。转录水平检测结果显示，SBP-1以及SBP-1调节的脂肪酸合成相关蛋白SCD1在线虫中同源蛋白FAT-5/6/7的mRNA水平与mthf-1水平呈负相关。并且在fat-5/6/7单敲除或双敲除的突变体上敲低mthf-1，不会出现像在野生型线虫上干扰mthf-1后的大脂滴表型。另一方面，本研究也检测了线虫中参与脂质水解的关键酶ATGL-1的蛋白水平，结果显示mthf-1的敲低能够明显得减少线虫中ATGL-1水平。而当mthf-1(RNAi)线虫被喂食五羟色胺（serotonin，5-HT）后，ATGL-1的水平被部分恢复了，同时也在一定程度上缓解了大脂滴表型。而另一方面，敲除sams-1并不会像干扰mthf-1一样减少ATGL-1的蛋白水平。并且通过对mthf-1和metr-1对脂代谢调控的比较发现，下调mthf-1能够进一步增加metr-1突变体线虫的脂滴大小和TAG水平，而过表达mthf-1则使metr-1突变体线虫的脂滴变小。这些结果表明，除了下游的甲硫氨酸循环以外，mthf-1还能通过其他通路影响脂质代谢，而ATGL-1参与的这条通路可能就是其中之一。　　本研究首次利用线虫脂滴常驻蛋白特异性标记线虫脂滴，进行了全基因组RNAi筛选，并找到了很多调控脂质储存和代谢的基因。此外，通过筛选发现了一系列参与一碳代谢通路的甲基化调控基因，它们能够显著影响线虫的脂滴形态。实验进一步发现，SREBP-1和SCD1的同源蛋白介导的脂质合成通路，以及ATGL同源蛋白介导的脂质水解途径都参与到mthf-1调控脂质代谢的机制中，而后者则可能是除metr-1介导的甲硫氨酸循环以外，mthf-1调节的其他影响脂质代谢途径之一。本研究不但确定了很多参与脂质代谢调节的重要基因，而且对一种全新的线虫脂滴研究方法进行了实践和验证，这为将来利用线虫研究脂代谢疾病分子机制打下了基础并提供了新的视角。