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第一部分PGC-1α协同SF-1调节黄体生成素和醛固酮合成的研究过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)能共刺激多种转录因子从而调节能量代谢进程。核受体类固醇激素生成因子(SF-1)在垂体、性腺、肾上腺等内分泌组织中高表达,转录调控多种关键基因,同时调节下丘脑-垂体-性腺轴多水平的激素合成。为探索PGC-1α在类固醇激素合成及垂体激素分泌中的作用,本课题以小鼠垂体促性腺αT3-1细胞为研究模型,过表达PGC-1α后,通过real-time PCR实验检测到LHβ和αGSU在水mRNA平的表达量升高,又进一步通过酶联免疫吸附试验(ELISA)证明,PGC-1α刺激αT3-1细胞分泌的黄体生成素增加。分析LHp启动子序列,发现-127 bp～-119 bp位点存在一个SF-1结合元件突变该元件后,双荧光报告实验证明SF-1和PGC-1α对LHβ启动子的刺激作GSE (gonadotrope-specific element),用全部消失。染色质免疫沉淀实验证明PGC-1α与SF-1共定位在LHβ启动子区含GSE元件的区域,并促进LHβ转录。为进一步证明PGC-1α对SF-1的共刺激作用,分析了二者相互作用的分子机制。哺乳动物双杂交实验和免疫共沉淀实验证明PGC-1α与SF-1能在体内形成复合物,进一步实验证明二者能直接相互作用。该作用GST pull-down发生在PGC-1α的N端1～180氨基酸区域(含LXXLL模体,142～146氨基酸)与SF-1 C端187～462氨基酸区之间。构建不同长度的SF-1基因表达片段发现,只有当SF-1的最适激活结构域和AF-2结(proximal activation domain)构域同时存在时,PGC-1α和SF-1才能直接结合。肾上腺皮质是最主要的类固醇激素合成部位,细胞色素P450家族成员在此参与胆固醇代谢、类固醇激素合成的多个催化反应。Cyp11b2基因编码的蛋白质产物负责催化醛固酮合成的最后三步反应,是醛固酮合成的限速酶。在小鼠肾上腺皮质Y-1细胞中,real-time PCR实验证明,PGC-1α能促使Cyp11b2,Cyp11b1和P450scc基因在mRNA水平表达上调,ELISA实验进一步检测到PGC-1α协同SF-1促进细胞醛固酮的分泌。另一方面,通过双荧光报告实验检测到PGC-1α与雌激素受体相关受体家族成员ERRα和ERRγ共同促进SF-1转录,在过表达PGC-1α的αT3-1细胞和Y-1细胞中,SF-1在mRNA水平和蛋白质水平的表达量均显著提高。综上所述,本课题揭示了PGC-1α在类固醇激素和促性腺激素合成中具有重要的调节作用,分析了其刺激激素合成的分子机制,提示PGC-1α可能通过SF-1调节性腺和肾上腺的发育以及性别分化。第二部分PGC-1α协同ERRα调节葡萄糖激酶表达的研究过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)是细胞能量代谢的关键调节子。它通过共激活多种核受体和转录因子,调节适应性产热、肝糖异生、脂肪酸氧化及线粒体生物合成等生理进程。葡萄糖激酶是一种存在于哺乳动物肝脏和胰腺中分子量为50 KDa的蛋白质,也被称为Ⅳ型己糖激酶,是糖酵解过程中第一个限速酶。它在调节肝脏葡萄糖利用中发挥重要的作用,并接受胰岛素信号刺激。本课题研究发现,大鼠葡萄糖激酶(glucokinase,Gck)启动子区存在一个保守的雌激素受体相关受体的结合元件ERRE(-52 bp～-39 bp),双荧光报告实验分析了截短和位点突变的Gck启动子,证明PGC-1α和ERRα能利用该元件刺激Gck启动子的活性。EMSA实验进一步证明ERRα能在体外结合ERRE元件,ChIP实验则证实PGC-1α和ERRα共同定位在大鼠肝细胞Gck启动子含该元件的区域,表明PGC-1α和ERRα通过ERRE元件促进大鼠肝脏Gck基因转录。大鼠肝原代细胞感染PGC-1α和ERRα腺病毒后,Gck基因在mRNA和蛋白质水平表达量均明显上调。同时,Gck的催化活性大大增加,这表明PGC-1α和ERRα在调节葡萄糖代谢方面发挥着重要的作用。PGC-1α和ERRα对Gck的促进作用还可以增强胰岛素刺激的效应。最后,引入ERRα特异的siRNA (siERRα)和拮抗剂XCT790抑制ERRα表达后,胰岛素诱导的Gck表达受到影响,充分证明了ERRα介导了胰岛素诱导的Gck表达。综上所述,本研究发现了PGC-1α和ERRα对Gck的促进作用及对肝脏葡萄糖代谢的影响,证明ERRα在胰岛素刺激葡萄糖激酶通路中的作用,并可以促进Ⅱ型糖尿病葡萄糖稳态的形成。