MDM2-p53信号通路调控胰岛β细胞胰岛素分泌功能的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81500624
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0708.糖尿病
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) and its complications are becoming a major global health burden. Defective glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) in pancreatic β-cells is a key feature of T2DM, and contributes to the development of hyperglycemia. Although chronic metabolic stress (eg. obesity or nutrient overload) has been shown to impair β-cell function, the underlying mechanism remains unclear. A thorough understanding of the pathogenesis of β-cell failure will help to develop more therapeutic strategies against diabetes by relieving metabolic stress in β-cells. The tumor suppressor p53 is stabilized and becomes transcriptionally active in response to genotoxic stress, thereby controlling cell cycle. Apart from these established roles, p53 has recently been shown to contribute to the development of metabolic disorders such as insulin resistance and premature aging. Recently, we showed that p53 is stabilized and activated in β-cells of obese mice with β-cell dysfunction, which is accompanied with an elevation of mouse double minute 2 (MDM2), a principle negative regulator of p53. Treatment with the MDM2 inhibitor Nutlin-3a, which stabilizes and activates p53 by disrupting the interaction between MDM2 and p53, causes defective GSIS in β-cell. Such a defect is perhaps due to aberrant tricarboxylic acid (TCA) cycle and diminished ATP production in mitochondria. Based on these results, we proposed that a tight control of the MDM2-p53 axis is important for maintaining β-cell function. Chronic metabolic stress activates p53, leading to aberrant mitochondrial functions, thereby resulting in β-cell dysfunction and T2DM. In this project, we will test whether genetic deletion of MDM2 in β-cells results in an uncontrolled activation of p53, leading to defective GSIS and glucose intolerance, prove the concept that chronic activation of p53 by deleting its negative regulator MDM2 leads to the onset of T2DM, and inactivation of p53 in β-cells can alleviate MDM2 deletion induced deleterious effects on β-cell function. In addition, we will investigate how the interplay between p53 and MDM2 fine-tune GSIS by modulating TCA cycle and ATP production via a novel p53 target pyruvate carboxylase (PC) gene. The results will provide new insight into the fundamental mechanisms of β-cell function and regulation of insulin secretion, and to shed new light on the pathogenesis of glucose dysregulation in diabetes. The unique mouse model established in this study will serve as a useful tool to identify and validate novel drug targets for the development of therapeutics to combat diabetes, one of the major chronic disease in China.
胰岛β细胞功能异常与2型糖尿病密切相关,但其调控机制尚不明确。MDM2-p53信号通路参与细胞应激和葡萄糖代谢的调控机制,迄今对其与β细胞功能的关系知之甚少。我们的预实验结果发现肥胖小鼠胰岛β细胞MDM2,p53水平显著上调;MDM2抑制剂导致β细胞p53上调,胰岛素分泌缺陷和线粒体功能异常。因此我们提出假说:MDM2-p53可能通过抑制线粒体代谢影响β细胞胰岛素分泌功能。为验证这一假说,我们将利用已建立的MDM2胰岛β细胞选择性敲除小鼠、离体胰岛、及MIN6 β细胞为研究模型,通过胰岛素分泌功能测定、线粒体功能测定、慢病毒感染系统、生物信息学等手段,从分子、细胞、组织以及动物水平等层次探讨MDM2-p53对β细胞分泌功能的调控作用, 明确MDM2-p53通过对PC转录调控影响线粒体功能的机制。本研究将从MDM2-p53这个新视点揭示调控β细胞功能的基本机制,为防治2型糖尿病提供新靶点。

结项摘要

在胰腺β细胞中,线粒体代谢对葡萄糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)至关重要,然而我们对调控线粒体中间代谢产物稳态的分子机制却知之甚少。本研究显示,在小鼠中通过基因敲除或药物抑制p53的负性调控子MDM2,可激活β细胞中的p53,并损害GSIS,导致糖耐受不良。其机制是,p53激活可抑制线粒体中丙酮酸脱羧酶(PC)的表达,导致三羧酸循环的中间产物草酰乙酸和NADPH产量减少,并损害耗氧量。在缺乏MDM2的胰岛中受损的GSIS和线粒体代谢可通过恢复PC的表达逆转。在致糖尿病的情况下,小鼠β细胞中MDM2和p53表达上调,而PC减少。药物抑制p53可通过恢复PC表达来缓解糖尿病胰岛中的GSIS受损。因此,MDM2-p53-丙酮酸羧化酶信号轴可将线粒体代谢和胰岛素分泌、葡萄糖稳态联系在一起,代表了一个新的糖尿病治疗潜在靶点。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Contribution and interaction of the low-density lipoprotein cholesterol to high-density lipoprotein cholesterol ratio and triglyceride to diabetes in hypertensive patients: A cross-sectional study.
高血压患者低密度脂蛋白胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇比率和甘油三酯对糖尿病的贡献和相互作用:一项横断面研究。
  • DOI:
    10.1111/jdi.12856
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Journal of diabetes investigation
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Hong M;Ling Y;Lu Z;Liu Y;Gu P;Shao J;Gao X;Li X
  • 通讯作者:
    Li X
The MDM2-p53-pyruvate carboxylase signalling axis couples mitochondrial metabolism to glucose-stimulated insulin secretion in pancreatic β-cells.
MDM2-p53-丙酮酸羧化酶信号轴将线粒体代谢与胰腺 β 细胞中葡萄糖刺激的胰岛素分泌结合起来。
  • DOI:
    10.1038/ncomms11740
  • 发表时间:
    2016-06-06
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Li X;Cheng KKY;Liu Z;Yang JK;Wang B;Jiang X;Zhou Y;Hallenborg P;Hoo RLC;Lam KSL;Ikeda Y;Gao X;Xu A
  • 通讯作者:
    Xu A

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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