《改变骨骼肌线粒体蛋白质作为糖尿病小鼠线粒体功能的破坏的基础》

  • 来源专题:重大新药创制—内分泌代谢
  • 编译者: 李永洁2
  • 发布时间:2016-03-02
  • 胰岛素在骨骼肌细胞中的代谢起着关键作用。尽管骨骼肌是能量代谢的主要部位,对胰岛素缺乏如何损伤骨骼肌线粒体生理的基本机制仍有待充分理解。本文报告胰岛素缺乏时改变骨骼肌蛋白质组的动态平衡和线粒体生理之间的重要纽带。在链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠的胰岛素剥夺线粒体ATP生产,减少耦合和磷酸化效率降低,骨骼肌增加氧化剂发射。蛋白质组学调查显示,胰岛素缺乏在线粒体紊乱均与增加线粒体蛋白质降解,降低蛋白质的合成,从而导致参与线粒体呼吸作用和β氧化蛋白质丰度降低。然而,参与脂肪酸的细胞摄取的蛋白质的一种矛盾的上调引发的不完全的脂肪酸氧化产物在骨骼肌的积累。这些数据牵连β氧化和脂肪酸的摄取的失配为导致氧化应激增加在糖尿病的机制。这个概念被升高氧化应激暴露在β氧化酶抑制剂的存在下,以棕榈酸培养的肌管支撑。总之,这些结果表明,胰岛素缺乏改变参与骨骼肌脂肪酸转运和氧化蛋白质的平衡,导致受损的线粒体功能和增加的氧化应激。

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    • 来源专题:重大新药创制—内分泌代谢
    • 编译者:李永洁2
    • 发布时间:2017-03-21
    • 了解骨骼肌中控制脂质异位沉积和胰岛素响应性的分子网络是开发治疗2型糖尿病新策略的关键。最近我们认定丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶25(STK25)是肝脏脂肪变性、肝脏脂质代谢和全身葡萄糖和胰岛素稳态调节的关键。本文中,我们评估了STK25在控制骨骼肌中脂肪异位储存和胰岛素响应性中的作用。 通过组织学检查研究骨骼肌形态,分别用跑步机跑步和正常血糖高胰岛素钳夹评价运动性能和胰岛素敏感性,并体外分析Stk25转基因和野生型小鼠高脂饮食后的脂肪代谢。同时研究STK25过表达的啮齿动物成肌细胞中的脂质沉积和线粒体功能。在高脂饮食的Stk25转基因和野生型小鼠的骨骼肌中进行磷酸蛋白组学总体定量,以识别STK25作用的下游产物。 我们发现STK25过表达的高脂饮食转基因小鼠肌内脂质沉积增多,骨骼肌线粒体功能和肌节超微结构受损,并诱导肌束膜和肌内膜纤维化,从而降低运动耐力和肌肉胰岛素敏感性。此外,我们观察到STK25过表达的啮齿动物成肌细胞中脂质沉积增加和线粒体功能受损,证明细胞内的STK25的作用是自发性的。总体磷酸蛋白组学分析揭示了存在于Stk25转基因与野生小鼠肌肉线粒体和肌节收缩元素中的不同靶标蛋白的总丰度和磷酸化状态的改变,为观察到的表型提供可能的分子机制。 因此,STK25是骨骼肌中脂质储存,线粒体能量和胰岛素作用之间复杂相互作用的新调节剂,这提示了 STK25拮抗剂用于2型糖尿病治疗的潜力。
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    • 来源专题:重大新药创制—内分泌代谢
    • 编译者:李永洁2
    • 发布时间:2017-05-22
    • 目的:由于葡萄糖毒素驱动的线粒体应激,糖尿病小鼠脂肪组织中富马酸的蛋白质琥珀酸增加以及在高葡萄糖中成熟的脂肪细胞中。内质网(ER)氧化还原酶蛋白二硫键异构酶(PDI)在高糖成熟的脂肪细胞中被琥珀酸化,在本研究中,我们研究了琥珀酸是否会改变PDI氧化还原酶活性,直接连接线粒体应激和ER应激。 结果:药物靶向线粒体应激后的蛋白质琥珀酸化和ER应激标记C / EBP同源蛋白(CHOP)在脂肪细胞中以高葡萄糖浓度成熟后,化学解偶联物氯硝柳胺成为降低的趋势。 PDI在含CXXC的活性位点上由富马酸酯琥珀酸化,有助于降低酶活性。琥珀酸化的PDI降低了在高葡萄糖和db / db附睾脂肪组织中成熟的脂肪细胞中的还原酶活性,与CHOP水平升高相关。在富马酸酯敲除脂肪细胞中PDI琥珀酸增加,导致PDI氧化还原酶活性降低,CHOP水平升高和促炎细胞因子分泌增加,证实了富马酸盐水平升高对ER应激的作用。此外,PDI琥珀酸化和ER应激降低,当暴露于慢性高葡萄糖受限时,PDI还原酶活性恢复,突出了卡路里限制在脂肪细胞代谢功能改善中的重要性。 创新:这些实验将PDI琥珀酸鉴定为将糖尿病中脂肪细胞的线粒体代谢改变为ER应激的新型生物化学机制。 结论:目前的研究表明,线粒体代谢的早期生物化学变化对脂肪细胞应激的发展具有重要意义。