应用小鼠模型研究蛋白质酪氨酸磷酸酶PTP1B突变体的功能

应用小鼠模型研究蛋白质酪氨酸磷酸酶PTP1B突变体的功能

随着时代的进步,人类生活的条件得到了极大的改善,食物的充足和工作的智能化使人类的生存压力几乎可以忽视,大量高热量食品的摄入和低运动量的生活状态伴随而来的就是威胁人类健康的糖尿病(Diabetes mellitus)和肥胖(Obesity)问题。糖尿病患者患病初期都伴有不同程度的肥胖,肥胖人群患糖尿病的几率也大比例超过正常体重的人群。

糖尿病和肥胖患者同时也是心血管疾病的高危人群,也会出现其他脏器组织的慢性损伤,例如慢性肾病、关节炎、眼部疾病等,久病不治会直接威胁生命。如何预防和治疗糖尿病以及科学控制体重的方式成为全球性的热门研究课题。

糖尿病和肥胖主要影响因素是饮食习惯、器官病变造成的能量代谢失衡,主要表现为持续的高血糖症。生理功能正常的肥胖患者可以通过控制饮食,减少热量摄入和增加运动量的简单方式来减轻体重。

生理功能异常导致的肥胖和糖尿病的病理机制将是我们的研究重点。蛋白质酪氨酰磷酸化是维持许多细胞功能的基础,包括基因表达、细胞生长、分化、迁移、粘附和凋亡。

细胞中蛋白酪氨酰磷残基的酸化净水平通过蛋白酪氨酸激酶(PTK)的磷酸化作用和蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)的去磷酸化作用共同调节达到一种稳态的平衡。保持细胞酪氨酰磷酸化的稳态控制是极其重要的,这些过程的失调通常导致各种病理生理状况的发展,包括癌症,代谢,神经元和免疫疾病。

在PTP家族中PTP1B是大家公认的Ⅱ型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)和肥胖症的治疗相关的关键治疗靶标。本文研究的重点就是应用基因突变小鼠模型,研究

PTP1B催化活性位点失活在生理上对小鼠血糖水平的影响及作用机制,以期进一步解释PTP1B的生理功能。

我们应用CRISPR/Cas9基因编辑技术分别获得PTP1B活性位点突变的两种基因修饰小鼠,通过观察小鼠的表型,体重分析,葡萄糖耐受型实验,胰岛素敏感性实验,及观察组织切片,蛋白质免疫印迹实验,证明了PTP1B对胰岛素信号通路的负调节作用,PTP1B活性位点的突变将导致小鼠细胞中胰岛素敏感性增强。经过长期的观察并未发现C215S和D181A这两个点突变对小鼠带来任何负面影响,包括表观形态和内脏器官组织等。

突变体小鼠可以正常生长繁殖,生活状态与野生型并无差异。经过长期监测模型小鼠的体重发现突变体小鼠具有降低肥胖风险的优点。

当模型小鼠受到外界刺激,例如腹腔注射葡萄糖或胰岛素,突变体小鼠比野生型小鼠具有更高的胰岛素敏感性,更加直接的说明了PTP1B在降血糖过程中起到负调节作用。虽然表观性状和脏器组织没有表现出不良或好的差异性,但是PTP1B在胰岛素信号通路和瘦素信号通路中的重要作用是毋庸置疑的,我们需要密切关注突变体小鼠的各项指标,期待新的发现。