《O-糖基化與磷酸化對胰島素受體信號傳遞的影響》是依託南開大學，由王鵬擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：O-糖基化與磷酸化對胰島素受體信號傳遞的影響
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：王鵬
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
糖尿病及其併發症己成為威脅人類健康的主要慢性疾病之一，該病的發病機理與胰島素受體信號通路密切相關。本項目擬結合化學合成、分子生物學和細胞生物學的相關方法研究胰島素受體信號通路中的兩種重要靶蛋白IRS-1、AKt，探討糖基化和磷酸化的相互影響及其對胰島素受體信號傳導通路的調控。.項目首先套用螢光標記的UDP-GlcNAc、放射性同位素標記的ATP，探討磷酸化/O-GlcNAc修飾對PI3K-Akt信號通路中關鍵蛋白IRS-1、Akt的功能影響；然後套用磷酸化/O-GlcNAc修飾相關酶的特異抑制劑、同位素標記葡萄糖和RNAi核酸等分子探針，研究3T3-L1脂肪細胞中Akt/IRS-1蛋白磷酸化/O-GlcNAc修飾對細胞糖代謝的影響。通過上述實驗對胰島素受體信號傳遞途徑進行深入研究，為糖尿病等重大疾病的發生機理及其靶向治療提供科學依據。
結題摘要
O-GlcNAc糖基化修飾是近年來發現的一種重要的蛋白質翻譯後修飾，受N-乙醯氨基葡萄糖轉移酶(O-GlcNAc transferase，OGT)和β-N-乙醯氨基葡萄糖苷酶(O-GlcNAcase，OGA)調控。OGT以UDP-GlcNAc為糖基來源，通過β-O-糖苷鍵將GlcNAc基團連線到底物蛋白的絲氨酸或蘇氨酸上，OGA則負責移除該修飾。AKT和GSK3（α/β）是胰島素受體信號通路PI3K-AKT的下游節點重要信號分子，調節著Glut4的轉位和葡萄糖的攝入，同時通過影響糖原合成酶的活性，控制著糖原的代謝。利用分子生物學和生物化學方法，課題組首先克隆、表達、純化並鑑定了O-GlcNAc修飾酶（OGT和OGA）、胰島素受體信號途徑關鍵酶（AKT和GSK3β）；然後根據OGT、OGA、GSK3β的晶體結構和催化機理，利用有機化學合成和酶促生物合成的方法，合成了大量對應酶類的底物類似物、抑制劑、激活劑；通過體外和體內酶學測試，我們獲得了其對底物識別的機制；利用26種UDP-GlcNAc衍生物、OGT和OGA，我們獲得了4種只被OGT轉移而不被OGA所水解的UDP-GlcNAc衍生物。將對應葡萄糖胺衍生物飼餵細胞(293T)後發現，細胞中的O-GlcNAc糖基化水平大大提高。利用小鼠脂肪細胞3T3L1，以OGA抑制劑Thiamet-G為對照，我們分析了探針Ac4-GlcNAc-F3對胰島素受體信號途徑的影響。發現：該探針可提高AKT、GSK3（α、β）的蛋白水平，並降低對應的磷酸化水平。總之，本項目利用化學生物學的方法, 合成、篩選了O-GlcNAc調控中的分子探針，以胰島素受體信號傳遞途徑為模型，分析了該類探針對信號途徑中關鍵分子AKT、GSK3（α、β）蛋白水平和磷酸化水平的影響，探索了該信號途徑中的分子事件與規律，為糖尿病的發病機制研究提供了有效工具和方法學。
