血红素对胰岛素敏感性的调控作用和分子机制研究
结题报告
批准号:
31470768
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
翟琦巍
学科分类:
C0505.蛋白质、多肽与酶生物化学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
王汇、黄瑞、杨永刚、刘军、栾一、孙晨霞
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中文摘要
胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要特征。人群研究显示血红素摄入量与胰岛素抵抗和2型糖尿病呈正相关,但血红素对胰岛素敏感性的调控作用和机制还不太清楚。血红素可作为蛋白的辅因子参与运载氧、传递电子等并可感应氧气等气体。最近研究发现血红素还可与蛋白可逆结合而调控其生物学功能。本项目拟首先在细胞和小鼠水平研究血红素对胰岛素抵抗的诱导作用。其次,根据氨基酸序列特征和多肽与血红素的结合实验,分析和筛选可能与血红素结合的胰岛素敏感性调控蛋白。接着,通过原核和真核表达纯化候选蛋白并进行比色和质谱分析等,验证与血红素的结合。对于找到的血红素结合蛋白,研究血红素对其调控作用并探索相关分子机制。最后,在细胞和动物水平,通过过表达或siRNA调节蛋白水平,研究血红素诱导的胰岛素抵抗是否由某个特定的血红素结合蛋白所介导。本项目的开展将揭示血红素对胰岛素抵抗的诱导作用和相关分子机制,为胰岛素抵抗相关疾病的防治提供新的思路。
英文摘要
Insulin resistance is a major feature of type 2 diabetes. It has been reported that the uptake of heme is positively correlated with type 2 diabetes, but the effect of heme on insulin sensitivity and the underlying mechanisms are still unclear. Heme is an important cofactor for oxygen transport, respiratory electron transport and so on, and is also a sensor of gases such as oxygen. Recently, heme has been shown to reversibly bind with some proteins to regulate their biological functions. In this study, first, we will investigate whether heme can induce insulin resistance at cellular and animal levels. Second, we will analyze and screen potential heme binding proteins from proteins correlated with insulin sensitivity, according to the feature of heme binding motif and the binding assay for heme and the synthetic peptides. Subsequently, for the validated peptides, the corresponding proteins will be expressed and purified from prokaryotic and eukaryotic systems, and their binding with heme will be confirmed by specific light absorption and LC/MS. Then, the effect of heme on these heme binding proteins and the underlying molecular mechanisms will be investigated. Finally, the heme binding proteins will be overexpressed or knocked down by siRNA to investigate whether a specific heme binding protein mediates the effect of heme on insulin sensitivity at both cellular and animal levels. If this project can be approved, we will elucidate the effect of heme on insulin sensitivity and the related molecular mechanisms, which will provide new clues for preventing and treating insulin resistance related diseases.
胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要特征,但血红素对胰岛素敏感性的调控作用和机制还不太清楚。本项目以原代肝细胞和小鼠作为研究模型,发现在胰岛素抵抗的情况下,高铁血红素能改善原代肝细胞胰岛素信号转导,包括增强胰岛素信号通路关键蛋白的磷酸化和胰岛素刺激的FoxO1的出核转运,提示高铁血红蛋白可以改善胰岛素敏感性。此外,高铁血红素能减少棕榈酸诱导的原代肝细胞甘油三酯和游离脂肪酸的积累。在高脂诱导小鼠的食物中添加高铁血红素能降低小鼠体重、空腹血糖和甘油三酯水平,减少能量摄入,改善胰岛素耐受和葡萄糖耐受以及肝脏胰岛素敏感性和肝脏脂肪变性。进一步研究发现高铁血红素处理后能下调小鼠肝脏中脂肪合成调控、脂肪酸摄入和储存的关键基因的mRNA和蛋白水平,同时上调脂肪酸氧化关键基因的mRNA水平和CPT1的酶活力水平。本项目的研究结果为胰岛素抵抗相关脂代谢疾病的防治提供了新的思路。本项目自立项以来,共发表研究论文6篇,其中有1篇论文获得专评。总体上较好地完成了本项目。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
CLOCK and BMAL1 Regulate Muscle Insulin Sensitivity via SIRT1 in Male Mice
CLOCK 和 BMAL1 通过 SIRT1 调节雄性小鼠的肌肉胰岛素敏感性
DOI:10.1210/en.2015-2027
发表时间:2016-06-01
期刊:ENDOCRINOLOGY
影响因子:4.8
作者:Liu, Jun;Zhou, Ben;Zhai, Qiwei
通讯作者:Zhai, Qiwei
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Journal of Endocrinology
影响因子:--
作者:Menghong Yan;Qiwei Zhai
通讯作者:Qiwei Zhai
Short-term tamoxifen treatment has long-term effects on metabolism in high-fat diet-fed mice with involvement of Nmnat2 in POMC neurons
短期他莫昔芬治疗对高脂饮食喂养小鼠的代谢具有长期影响,且 POMC 神经元中的 Nmnat2 参与其中
DOI:10.1002/1873-3468.13240
发表时间:2018
期刊:FEBS Letters
影响因子:3.5
作者:Zhiyuan Liu;Yalan Cheng;Yi Luan;Wuling Zhong;Hejin Lai;Hui Wang;Huimin Yu;Yale Yang;Ning Feng;Feixiang Yuan;Rui Huang;Zhishui He;Fang Zhang;Menghong Yan;Hao Yin;Feifan Guo;Qiwei Zhai
通讯作者:Qiwei Zhai
DOI:10.1126/science.aad7977
发表时间:2016-01-22
期刊:SCIENCE
影响因子:56.9
作者:Chen, Qi;Yan, Menghong;Zhou, Qi
通讯作者:Zhou, Qi
Hemin Improves Insulin Sensitivity and Lipid Metabolism in Cultured Hepatocytes and Mice Fed a High-Fat Diet.
氯化血红素可改善培养肝细胞和高脂饮食小鼠的胰岛素敏感性和脂质代谢
DOI:10.3390/nu9080805
发表时间:2017-07-26
期刊:Nutrients
影响因子:5.9
作者:Luan Y;Zhang F;Cheng Y;Liu J;Huang R;Yan M;Wang Y;He Z;Lai H;Wang H;Ying H;Guo F;Zhai Q
通讯作者:Zhai Q
tsRNA的末端修饰及其在遗传信息传递中作用和机制研究
SIRT1营养感应的新关键调控因子及其在糖脂代谢稳态调控中的作用和机制研究
蛋白乙酰化修饰与胰岛素敏感性调控
可诱导性SIRT1转基因小鼠的构建及SIRT1对胰岛素敏感性的在体调节作用研究
Wlds蛋白减缓轴突退行性病变的分子机制的研究
系统化研究乙酰化酶和去乙酰化酶的一些重要生物功能
线粒体在轴突退行性病变中的作用及其机制
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