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转位相关蛋白alpha(TRAPα)在胰岛素生物合成和beta细胞功能及糖稳态中的作用

批准号:
82070854
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
崔景秋
依托单位:
学科分类:
糖尿病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔景秋

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
从胞浆向ER的跨膜转位是所有分泌蛋白进入分泌通路的第一个关键步骤,位于ER膜上的转位相关蛋白α(TRAPα)可选择性地促进新合成分泌蛋白的跨膜转位,其基因多态性与T2DM易感性密切相关。我们前期研究证实敲除β细胞系中TRAPα,可降低前胰岛素原跨膜转位效率,并影响胰岛素原从ER向高尔基体的前向转运,导致成熟胰岛素合成减少,但其确切机制仍有待明确。本课题将在明确TRAPα对前胰岛素原跨膜转位方式和效率,以及其对胰岛素原前向转运的作用和分子机制基础上,应用我们刚建立的β细胞特异性TRAPα基因敲除小鼠,动态观察TRAPα对小鼠糖代谢、β细胞胰岛素合成和分泌、细胞凋亡、分化增殖的影响,揭示TRAPα对维持机体血糖稳态作用及其机制。本研究将不仅加深我们对TRAPα作用分子机制的理解,同时还有助于揭示与TRAPα功能缺陷相关的β细胞功能衰竭和糖尿病的病理生理学基础,以期为靶向治疗糖尿病提供新思路。
英文摘要
Transmembrane translocation from cytoplasm to ER is the first key step for all secreted proteins to enter the secretory pathway. Translocon-associated protein subunit α(TRAP α)on ER membrane can selectively promote transmembrane translocation of newly synthesized secreted proteins, and its gene polymorphism is closely related to T2DM susceptibility. Our previous study confirmed that knockout of TRAP α in the β cell line can not only reduce the transmembrane translocation efficiency of preproinsulin, but also affect the proinsulin trafficking from ER to Golgi, resulting in reduced synthesis of mature insulin, but the exact mechanism remains to be clarified. This project will observe the effect of TRAP α on glucose metabolism in TRAP α beta cell-knockout mice specific, the synthesis and secretion of insulin, the apoptosis, differentiation and proliferation of β cell on the basis of exploring the exact molecular mechanism of TRAP α affecting transmembrane translocation mode and efficiency of preproinsulin, and the proinsulin trafficking to Golgi, in order to reveal the mechanism of TRAP α maintaining the body's glucose steady balance . This study will not only deepen our understanding of the molecular mechanism of TRAP α physiology effect,but also help to reveal the pathophysiological basis of β cell dysfunction and diabetes related to TRAP α defect, so as to provide new ideas for targeted treatment of diabetes mellitus.
糖尿病已成为全球范围内威胁人类健康的重大慢性疾病,胰岛β细胞功能衰退是糖尿病发生和发展的核心机制之一。转位相关蛋白α(Translocon-associated protein alpha, TRAPα)是内质网膜上的关键蛋白,其基因多态性已被GWAS研究发现与2型糖尿病(T2DM)易感性密切相关。然而,TRAPα在胰岛素生物合成中的具体作用及其对β细胞功能的影响仍不明确。本研究以TRAPα为研究对象,系统探讨其在胰岛素原转位、折叠、前向转运及β细胞稳态中的功能及分子机制。本研究通过CRISPR/Cas9技术敲除β细胞系中的TRAPα,发现TRAPα的缺失显著降低前胰岛素原的跨膜转位效率(降低约50%),尤其对小分子量分泌蛋白的转位影响更为显著。进一步研究表明,TRAPα缺失导致前胰岛素原的错误折叠,异常二硫键形成,并显著激活内质网应激(ER stress),上调Bip、p-eIF2α等关键分子。同时,TRAPα的缺失对前胰岛素原的COPII囊泡运输并无明显影响,提示其作用主要集中在转位和折叠阶段。在体内实验中,我们构建了胰岛β细胞特异性TRAPα敲除小鼠(TRAPα βKO),并对其糖代谢表型进行系统分析。结果显示,TRAPα βKO小鼠表现出空腹血糖升高、糖耐量受损(IPGTT AUC增加约35%)、胰岛素分泌减少(IPITT实验中血糖下降幅度减小约40%),并出现β细胞数量减少、胰岛结构紊乱等病理变化。进一步的转录组测序分析表明,TRAPα缺失导致β细胞去分化(up-regulation of Aldh1a3)和凋亡(activation of CHOP pathway),提示TRAPα在维持β细胞功能及糖稳态中的关键作用。综上所述,本研究系统解析了TRAPα在胰岛素生物合成及糖稳态中的关键作用,首次揭示了其调控前胰岛素原跨膜转位和正确折叠的分子机制,并证实TRAPα的缺失可导致β细胞功能受损和糖尿病表型。这些研究结果不仅加深了我们对胰岛素生物合成过程的理解,也为糖尿病的早期诊断和靶向治疗提供了新的分子靶点。未来研究将进一步探索TRAPα在糖尿病患者中的表达特征,并评估其作为潜在治疗靶点的可行性。
转位相关蛋白alpha(TRAPα)在胰岛素生物合成和beta细胞功能及糖稳态中的作用
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    56万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    崔景秋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金