《銜接蛋白APPL2對胰島β細胞生理功能的分子調節機制研究》是依託香港理工大學深圳研究院，由鄭競業擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：銜接蛋白APPL2對胰島β細胞生理功能的分子調節機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭競業
- 依託單位：香港理工大學深圳研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
細胞功能異常是2型糖尿病的早期病理特徵。自噬功能障礙可能導致β細胞功能異常，但機制不明。銜接蛋白APPL1和APPL2是一對具有近似結構的信號分子，我們已經報導了APPL1調節β細胞功能的機制。我們近期發現，APPL2在胰腺β細胞表達豐富，在肥胖及糖尿病小鼠顯著降低。APPL2下調通過抑制自噬加重棕櫚酸對葡萄糖刺激胰島素分泌的抑制作用；APPL2與微管相關蛋白輕鏈3（LC3）存在相互作用。我們推測代謝應激狀態下APPL2通過誘導自噬保護β細胞功能。我們將通過已經建立的β細胞特異性APPL2敲除小鼠模型，並分別在動物，離體胰島和體外培養β細胞水平闡明APPL2如何通過對自噬過程的調控影響β細胞功能；並通過腺病毒相關病毒基因轉運系統，確認過表達APPL2是否可以緩解db/db 糖尿病小鼠β細胞損傷。本研究將闡明APPL2調控自噬及其對β細胞功能的作用機制，為2型糖尿病的防治提供新的靶點。
結題摘要
纖維狀肌動蛋白（F-肌動蛋白）動力學對於胰島β細胞中葡萄糖刺激的胰島素分泌（Glucose-stimulated insulin secretion [GSIS]）是必不可少的，但是其潛在的調節機制仍然知之甚少。銜接蛋白APPL1通過胞吐作用促進第一相GSIS，但其密切同源物APPL2在β細胞中的作用尚不清楚。我們的研究結果發現，APPL2通過調節胰島β細胞中F-肌動蛋白的重塑來調節第一相和第二相GSIS。β細胞特異性敲除APPL2小鼠（β-APPL2-KO）在衰老過程中表現出受損的GSIS和葡萄糖耐受不良，這些缺陷在餵食高脂肪飲食的小鼠中進一步惡化。體外實驗的結果表明，缺乏APPL2的胰島或敲低APPL2的INS-1E β細胞株顯示出雙相GSIS的顯著減少。另一方面，精氨酸或氯化鉀誘導的胰島素分泌不受APPL2缺乏的影響。APPL2敲除導致的GSIS缺陷不是由於葡萄糖誘導的ATP產生、鈣內流及胰島素顆粒停靠的改變引起的。進一步分析顯示APPL2缺乏導致葡萄糖刺激時Rac1活化和F-肌動蛋白重塑的缺陷。重要的是，紅海海綿素A 依賴的F-肌動蛋白的解聚可以恢復β-APPL2-KO小鼠胰島中的GSIS，這表明F-肌動蛋白重塑在胰島β細胞中處於APPL2的控制之下。蛋白質組學分析發現，APPL2與Rac GTPase活化蛋白1（RacGAP1）相互作用，負責感受β細胞中的葡萄糖刺激。隨著RacGAP1的敲低或組成型活性形式Rac1的過表達，在APPL2下調的β細胞中GSIS、F-肌動蛋白重塑和Rac1活化的損害在很大程度上得到了補救。此外，在db/db糖尿病小鼠的胰島中，APPL2的表達顯著降低，並伴隨著GSIS和F-肌動蛋白重塑的損傷。腺病毒介導的APPL2過表達能夠逆轉db/db糖尿病小鼠的β細胞功能障礙。我們的數據表明，APPL2-RacGAP1-Rac1軸在通過F-肌動蛋白重塑調節雙相GSIS中起著重要作用。
