KDM2A调节胰岛β细胞的衰老 vs. 凋亡平衡的机制研究
批准号:
82070808
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
张述
依托单位:
学科分类:
胰岛生理调控与功能异常
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张述
中文摘要
一般认为细胞衰老是T2D的高危因素。申报者前期发现老年与肥胖小鼠的胰岛高表达KDM2A,诱导敲除胰岛β细胞KDM2A仅4周后,肥胖小鼠胰岛细胞衰老减轻,但凋亡却增加,葡萄糖刺激胰岛素分泌功能严重受损。已知KDM2A参与调控细胞增殖与肿瘤细胞侵袭,而β细胞是典型的长寿命、慢增殖细胞,有研究显示衰老可增强其分泌功能。因此假设衰老是β细胞主动代偿胰岛素抵抗的机制,KDM2A调控β细胞的衰老vs.凋亡平衡,使其在胰岛素抵抗的应激条件下,促β细胞衰老,抵抗凋亡,维持分泌功能。我们拟利用单细胞转录组测序技术,连续动态的检测β细胞敲除后的单细胞转录组变化,然后以胰岛β细胞指数、衰老指数、SASP指数及凋亡指数对其进行生物信息学分析,解析KDM2A调控β细胞衰老、凋亡及胰岛素功能及相关信号通路间的相互作用与机制,并在蛋白表达及体外细胞学机制两个层面进行验证,最终阐明胰岛β细胞通过衰老阻止T2D进展的机制。
英文摘要
It is generally believed that cellular senescence is a high risk factor of T2D. However, we found in the previous study that KDM2A was highly expressed in the islets of the aged and obese mice. The glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) obviously reduced in only 4 weeks after kdm2a was induced to knock out in the islet β cells, and the cellular senescence was blocked, apoptosis was increased. It is known that KDM2A is involved in the regulation of cell proliferation and tumor cell invasion, while β cell is a typical long-lived and slow proliferating cell. Some studies have shown that the cellular senescence of β cell can enhance its secretory function. Therefore, we hypothesized that cellular senescence is a mechanism by which β cells actively compensate for insulin resistance. KDM2A regulates the balance of cellular senescence vs. apoptosis of β cells. so that KDM2A overexpression can promote the cellular senescence of β cell under the stress of insulin resistance, which make the β cell have ability to resist the apoptosis to maintain its insulin secretory function. We intend to 10× Genomics single cell transcriptome sequencing technology to continuously and dynamically detect the changes of single cell transcriptome after β cell KDM2A knockout, and then apply bioinformatics analysis on β cell index, senescence index, SASP index and apoptosis index to dissect the mechanism of KDM2A regulating β cell senescence, apoptosis, insulin function and related signal pathways. Finally we will verify the mechanisms found in the single cell transcriptome sequencing and bioinformatics analysis to fully dissect the mechanism of preventing T2D progression by cellular senescence of islet β cell.
胰岛β细胞的功能是糖尿病发生的关键,而年龄增长与肥胖是T2D的高危因素。我们在中老年与高脂饮食诱导小鼠的胰岛中发现Kdm2a高表达,进一步的研究显示,Kdm2a主要在代偿性增殖的胰岛β细胞中高表达,由此,我们认为Kdm2a在胰岛β细胞中可能具有重要功能。.我们建立了他莫西酚诱导型胰岛β细胞特异性KDM2A敲除(Kdm2aBKO)小鼠,发现Kdm2aBKO小鼠的胰岛β细胞在离体条件下分泌能力降低,正常饮食及肥胖Kdm2aBKO小鼠的胰岛β细胞的数量及分泌功能严重受损,但不影响α细胞的功能。高脂饮食诱导的肥胖Kdm2aBKO小鼠糖代谢异常,胰岛β细胞的衰老因子p16与p21的mRNA水平均显著降低,衰老减轻,但凋亡显著增加。.转录组测序、KDM2A蛋白的免疫共沉淀质谱分析及生物信息学分析结果提示,DNA损伤以及细胞死亡信号通路显著上调,离子转运与胰腺分泌信号通路显著下调。进一步研究提示,PARP1是KDM2A作用的潜在靶标,PARP1的高度活化通过增加AIF分子的PARylation诱导细胞调亡。K682是KDM2A介导的PARP1的去甲基化修饰位点,Kdm2a缺失会导致PARylatoin水平明显升高,外源性高表达Kdm2a可显著改善长期高脂饮食小鼠的血糖稳态及胰岛质量。.这些结果显示,Kdm2a可通过诱导衰老因子p16与p21的表达,保持胰岛β细胞的功能,使其避免细胞凋亡,其机制是通过对PARP1去甲基化,降低其蛋白稳定性,从而抑制AIF等分子的PARylation修饰,增强胰岛β细胞的分泌能力。
KDM2A调节胰岛β细胞的衰老 vs. 凋亡平衡的机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:57万元
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批准年份:2020
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负责人:张述
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依托单位:
HPSE2基因功能缺失引发非神经源性膀胱的初步机制研究
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批准号:81470988
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2014
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负责人:张述
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依托单位:
microRNA通过调节嘌呤碱能受体P2X1抑制膀胱过度活动症的机制研究
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批准号:81100538
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张述
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依托单位:
国内基金
海外基金