《解偶聯蛋白作為動物線粒體GTP轉運載體的研究》是依託南京大學，由李冬海擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：解偶聯蛋白作為動物線粒體GTP轉運載體的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李冬海
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
動物線粒體內的鳥苷三磷酸（GTP）是重要的能源和底物分子，最近有研究表明它還能調控胰島beta細胞的功能。動物線粒體內的GTP由三羧酸循環產生，有研究顯示動物線粒體也可從細胞質中轉入GTP，但目前尚無任何研究明確指出動物線粒體上的哪種蛋白具有GTP轉運功能，我們根據已有文獻以及自己的初步研究結果，認為解偶聯蛋白（UCP）很可能具有GTP轉運功能，為進一步驗證此推論，我們主要通過對哺乳動物的三種UCP和某些較低等脊椎動物的UCP進行重組表達和純化，將它們分別製成脂蛋白體（proteoliposome），測定它們對GTP的homoexchange, uniport以及對GTP/GDP的heteroexchange活性，並比較野生型和UCP基因敲除小鼠組織中線粒體GTP的含量，從而確認動物UCP對GTP的轉運活性，同時也對動物UCP（尤其是UCP2、-3）的生理功能提出新的見解。
結題摘要
解偶聯蛋白是一類線粒體膜蛋白，屬於線粒體陰離子載體蛋白超家族，哺乳動物有三種核心UCP，分別是UCP1、-2和-3，這三種UCP都能在體內催化質子滲漏。UCP1隻存在於小型哺乳動物（主要是嚙齒類）、人類新生兒以及冬眠哺乳動物的褐色脂肪組織（BAT），成年人和大型哺乳動物通常沒有BAT，UCP1的生理功能研究地比較清楚，那就是通過催化質子滲漏來介導非震顫產熱或適應性產熱。UCP3主要分布於骨骼肌、心肌以及褐色脂肪，UCP2則分布於骨骼肌、心肌以及褐色脂肪以外的幾乎所有類型的組織和細胞（包括胰島β細胞），肝臟尚未發現UCP。 研究表明，線粒體是細胞中產生超氧化物和活性氧簇（ROS）的主要場所，UCP2被這些ROS激活後，通過使線粒體輕度解偶聯即可顯著減少ROS的產生，因此有人認為UCP2的主要生理功能是減少細胞的氧化損傷，但也有實驗證明UCP2與減少氧化損傷之間並無必然聯繫。另外，UCP2雖然在ROS的激活下可以催化質子滲漏，甚至會因此引起胰島β細胞功能障礙,但它們對動物體內的基礎質子轉運和基礎代謝率卻沒有貢獻，再加上UCP2-KO（knock-out）小鼠的表型都很微弱，使得UCP2的生理功能至今沒有定論。 在所有已知的人類蛋白中，UCP2和酵母線粒體GTP/GDP轉運蛋白（Ggc1）具有最高的序列同源性，此外McKee等人關於他們發現的存在於心肌線粒體的鳥嘌呤核苷酸轉運蛋白的某些描述，例如豐度較低，無活性巰基等，和哺乳動物的UCP2/3比較吻合。最重要的是，我們多次測定過小鼠腎臟和脾臟線粒體（都表達UCP2）中GTP的濃度，並與UCP2-KO小鼠進行比較，發現UCP2-KO小鼠在上述組織中的線粒體GTP濃度均表現出一定程度的下降。 我們發現了UCP2在介導線粒體GDP/GTP交換中的作用。首先，在UCP2-KO小鼠的腎和脾臟線粒體中，我們發現GTP的相對含量低於野生型，而GDP的含量則相對野生型高。接下來，我們用細菌表達人UCP2蛋白並將之整合到脂質體中，證明UCP2特異性地介導了膜內GDP與外源GTP交換，而且PLP是一種有效的抑制劑。第三，利用序列比對和突變技術，鑑定了UCP2關鍵的功能位點。最後，我們也對UCP1功能形式的聚合狀態做了研究，證明UCP1的活性是與其二聚體模式緊密相關，並且大鼠UCP1的F128和Y157對於二聚體的形成和功能執行起著關鍵的作用。
