乙酰化酶CBP/p300对肝脏糖异生的调控及机制研究

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背景与目的以慢性高血糖为特征的2型糖尿病在全球范围内呈流行态势,严重危害人类健康。肝脏糖异生是参与维持机体血糖稳态的重要代谢过程,糖异生的异常增强是2型糖尿病的主要病理特征之一。常用降糖药物二甲双胍已被证实可通过调控肝脏糖异生水平发挥作用,深入研究肝脏糖异生的分子机制,将有助于发掘针对糖异生起作用的2型糖尿病治疗靶点。CREB结合蛋白(CBP)和与其高度同源的p300蛋白对多种信号通路和能量稳态至关重要。CBP/p300可作为共激活因子增强CREB的转录活性,进而促进PEPCK等糖异生关键基因的转录表达,但CBP/p300与CREB之间的作用机制尚未完全阐明,本研究试图寻找两者之间的作用途径和靶点。另一方面,CBP/p300不仅是转录共激活因子,还是乙酰化酶家族成员之一。但是CBP/p300的乙酰化酶功能域(HAT)在调节能量稳态和肝脏糖异生中的作用尚不清楚,本研究中,我们利用A-485这一最新发现的具有高选择性的CBP/p300乙酰化酶抑制剂来探究CBP/p300的乙酰化功能与代谢,尤其是与肝糖异生的关系。内容与方法1.分别给予正常饲料喂养和高脂饲料喂养的小鼠为期一周的A-485腹腔注射给药,观察肝糖异生及其他代谢相关表型;2.分离实验小鼠的肝脏和白色脂肪组织,通过qRT-PCR和Western blot技术检测相关基因的表达水平,通过染色质免疫共沉淀技术验证A-485对FOXO1糖异生靶基因的调控作用;3.分离小鼠原代前脂肪细胞,经白色化诱导后给予A-485处理,体外验证A-485对白色脂肪细胞的调节作用;4.采用改良IV型胶原酶两步灌流法分离小鼠肝原代细胞,体外验证A-485对肝细胞脂质代谢、糖异生的调节作用,并利用qRT-PCR和Western blot技术进行分子机制的探索;5.给予4周龄的db/m和db/db小鼠为期1周的支链酮酸脱氢酶激酶(BCKDK)抑制剂BT2腹腔注射给药,观察糖异生及其他代谢相关表型;6.利用BT2和BCKDK过表达腺病毒在小鼠肝原代细胞上研究BCKDK对肝脏糖异生的调节作用,并通过qRT-PCR和Western blot技术探讨其相关作用机制;7.通过在人肝癌细胞株HepG2上行报告基因、细胞免疫荧光和免疫共沉淀实验进一步研究BCKDK调控糖异生的作用机制。结果1.A-485降低正常饲料喂养和高脂饲料喂养小鼠的体重和体脂含量;2.A-485降低正常饲料喂养和高脂饲料喂养小鼠的肝脏葡萄糖产生;3.A-485主要通过抑制白色脂肪组织中的脂质合成来降低机体脂肪含量,CBP/p300 HAT的乙酰化酶活性对于维持白色脂肪组织正常的脂质形成必不可少;4.A-485抑制肝细胞糖异生和脂质合成相关基因的表达;5.A-485介导的糖异生抑制与转录因子FOXO1的表达下降有关;6.A-485去乙酰化肝细胞FOXO1,降低FOXO1细胞核表达丰度;7.A-485通过增加FOXO1泛素化水平来降低FOXO1蛋白稳定性;8.A-485降低FOXO1与G6pc启动子的结合;9.cAMP增加BCKDK的蛋白稳定性,而不影响其m RNA水平;10.BCKDK抑制剂BT2抑制肝脏糖异生,降低db/db小鼠肝脏葡萄糖生成;11.过表达BCKDK增强肝细胞糖异生及糖异生关键酶的表达;12.BT2通过抑制CBP与CREB的结合降低CREB转录活性;13.BT2通过增加FOXO1泛素化水平降低FOXO1蛋白稳定性。结论1.CBP/p300乙酰化酶抑制剂A-485降低白色脂肪组织和肝脏的脂质合成,通过促进FOXO1的泛素化降解抑制肝脏糖异生。2.BCKDK通过增加CBP与CREB的相互作用以及FOXO1蛋白稳定性,从而促进糖异生基因的转录表达增加肝糖产生。
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