GSK3β蛋白对猪糖原合成酶基因（GYS1）的转录调控机制研究

骨骼肌糖原合成和分解代谢过程的是影响猪肌肉品质的重要因素之一，本研究以糖原代谢过程中的关键酶肌肉糖原合成酶基因（GYS1）为研究对象，阐明了猪糖原合成酶（GS）的表达调控机制，揭示了猪骨骼肌糖原代谢过程的分子调控机制。研究发现，在体外分化的肌管中insulin主要是通过激活下游的信号分子PI(3)K，使GSK3β磷酸化，从而失活GSK3β，促使糖原合成酶(GS)的磷酸化水平下降，同时使糖原合成酶mRNA 和蛋白质的表达量增加，加速糖原合成。进一步研究发现，GSK3β 蛋白参与了对GYS1 基因的转录水平的调控，GSK3β通过调控转录因子NF-κB 反式激活GYS1 启动子；GSK3β蛋白对猪糖原合成酶（GS）在翻译后水平也存在显著的调控，通过对糖原合成酶（GS）Ser641位点磷酸化水平的调节，进而调控成肌细胞糖原合成的能力。（1）首先，在猪糖原合成酶基因（GYS1）的转录水平表达调控中，GSK3β 蛋白参与了对GYS1 基因的转录水平的调控，并且GSK3β5 在对猪GYS1 基因的转录水平调控上具有和其他GSK3β 蛋白不同的作用；进一步研究发现GSK3β通过调控转录因子NF-κB 反式激活GYS1 启动子，insulin 在调控GYS1 的作用过程中GSK3β 蛋白起到了一个关键的中介作用，并且不同GSK3β 蛋白特别是GSK3β5 受到了insulin 不同的调控作用，进而影响IκB 的磷酸化和降解来调节NF-κB 的激活，从而调控GYS1 基因的转录水平的表达。（2）其次，在对猪糖原合成酶（GS）的翻译后修饰的调控中，在insulin的作用下，GSK3β1-3通过促进糖原合成酶（GS）Ser641位点磷酸化进而抑制了糖原合成酶（GS）的活性，进而抑制糖原合成的过程；而GSK3β5则具有和其他蛋白亚型不同功能，对糖原合成酶（GS）Ser641位点没有磷酸化能力，从而对糖原合成过程没有抑制作用，进一步揭示不同的GSK3β蛋白对糖原合成酶（GS）的调控具有不同的作用机制。本项目通过对猪糖原合成酶基因（GYS1）表达调控的研究，揭示了GSK3β 蛋白对GYS1的表达调控机制，为阐明猪肌肉糖原代谢过程与肌肉品质性状形成之间的关系提供理论依据。通过本项目实施，发表了3篇SCI文章，申请国家发明专利2项。