《基於Axin/TNKS/Kif3a的多蛋白複合體調控葡萄糖轉運的機制》是依託廈門大學，由林聖彩擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於Axin/TNKS/Kif3a的多蛋白複合體調控葡萄糖轉運的機制
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：林聖彩
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
葡萄糖的轉運和吸收是維持機體糖代謝穩態的重要環節，葡萄糖轉運蛋白GLUT4在胰島素調控的葡萄糖轉運中扮演重要角色，然而GLUT4調節葡萄糖轉運的詳細的分子機理遠未清楚。在前期研究中，我們發現並鑑定了一個基於Axin的調節GLUT4從細胞漿向細胞膜轉運的蛋白質複合體，該複合體包括Axin、ADP-核糖轉移酶TNKS2及動力蛋白Kif3a。siRNA實驗表明複合體對細胞吸收葡萄糖和Axin對TNKS2的蛋白質穩定性起重要作用。免疫螢光實驗表明複合體的各組份在胰島素的作用下與GLUT4在細胞膜表面有共定位，且TNKS2敲除小鼠呈現糖耐受和胰島素抵抗的現象。結合文獻報導的TNKS是低氧相關因子FIH羥化酶的底物，我們擬進一步研究該複合體調節GLUT4的轉運機制，闡明胰島素刺激下和逆境如缺氧狀況下該複合體各組分的磷酸化，多聚ADP核糖化、泛素化以及羥基化動態變化及其生物學功能，及糖尿病發生的新機制。
結題摘要
以葡萄糖的轉運和吸收為代表的糖代謝調控是維持機體代謝穩態的重要環節。目前對細胞如何回響生長因子信號和葡萄糖水平而重塑糖代謝穩態的機制還不清楚。我們立足於分析生長因子控制下的葡萄糖轉運機制，針對葡萄糖轉運蛋白Glut4轉移機制，細胞對生長因子和葡萄糖的感應機制，以及缺氧條件下葡萄糖代謝的調控機制等方面進行了深入研究。 我們發現TNKS、AXIN和KIF3A可以形成蛋白複合體，其動態變化受AKT為中樞的胰島素信號通路調控。在胰島素的刺激下，TNKS對其自身及AXIN的多聚核糖體修飾顯著減弱，使之相關的泛素化修飾明顯降低，從而使TNKS-AXIN-KIF3A複合體得以穩定，促進GLUT4延微管系統往細胞膜的轉運，進而調節細胞在胰島素刺激下葡萄糖的吸收。 在此基礎上，我們進行了一系列拓展研究，發現在葡萄糖感應過程中，能量和營養感應的中樞激酶AMPK與mTOR的激活共享v-ATPase-Ragulator蛋白複合體，而實現合成代謝和分解代謝的偶聯切換。我們還揭示了在感應生長因子水平的過程中，AKT活性的改變會通過調控GSK3對TIP60乙醯轉移酶的磷酸化水平，進而影響TIP60酶活和對ULK1的乙醯化修飾，最終調控細胞自噬。接著這一發現，我們進而闡明了ULK1會通過磷酸化糖酵解途徑的四個代謝酶而維持糖酵解的流量，增強PPP途徑的流量，從而促進NADPH的生成，以應對在胺基酸與生長因子缺失的條件下細胞內ROS水平的上升。除此之外，我們也發現RhoBTB3通過促進羥基化酶PHD依賴的缺氧誘導因子HIFalpha的羥基化修飾而增強其泛素化降解，進而抑制瓦伯格效應和腫瘤生長。 這些發現揭示了葡萄糖轉運、細胞回響生長因子和葡萄糖水平以及應激條件下葡萄糖代謝重塑的調控機制。在課題執行期間，我們鑑定了一系列關鍵蛋白的翻譯後修飾及其相關蛋白複合體的動態變化的調控機制，將為尋求治療肥胖症、糖尿病、脂肪肝和癌症等代謝性疾病的治療提供新的思路和藥物靶點。
