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氨基酸-Rab1A-mTORC1信号轴调控Pdx1蛋白磷酸化及其控制小鼠血糖稳态中的机制研究

批准号:
32100950
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张鑫
依托单位:
学科分类:
营养与代谢生理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张鑫

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
氨基酸作为生命体组成部分和营养物质,同样因作为化学信使调控生长代谢而越来越受到重视。mTOR作为氨基酸信号通路核心分子,其调控机制目前还不清楚。我们前期基于酵母基因组筛选技术鉴定得到小分子GTP酶Rab1A,能够介导氨基酸信号活化mTOR通路。成年小鼠敲除Rab1A后血糖升高、葡萄糖耐受变差,进一步发现其根本原因在于Pdx1蛋白降低导致胰岛素转录和产生降低。在此基础上我们提出假说:氨基酸-Rab1A-mTORC1信号轴通过调控Pdx1磷酸化从而控制小鼠血糖稳态。为了验证这一假说,将在细胞水平鉴定Pdx1磷酸化位点,探索该位点与其功能、亚细胞定位、泛素化降解关系;体内实验通过饥饿与不同含量蛋白饮食等处理寻找氨基酸信号调控Pdx1磷酸化和血糖状态的体内证据。本研究将有助于理解氨基酸信号对于血糖调控作用机制,探索葡萄糖和氨基酸两大营养元素之间的网络交谈,为糖尿病发生机理和治疗提供新的视角。
英文摘要
AAs (Amino acids) are basic building blocks and nutrients of life. It has been increasingly appreciated that amino acids function as chemical signals to regulate growth and metabolic processes. As the master regulator of amino acids signaling, yet the regulation of mTOR remains elusive. We identified a small GTPase Rab1A by genomic screening in yeast, which functions as an mTOR activator mediating AAs signal to cell growth. The adult mice upon Rab1A knockout demonstrated elevated fasting blood glucose and worsened glucose tolerance. The underlying reason lies in the transcription and production of insulin as a result of reduced Pdx1 protein in Rab1A knockout mice. Hence, we propose to test the hypothesis that amino acids-Rab1A-mTORC1 signaling controls glucose homeostasis via regulating Pdx1 phosphorylation. We will decipher the mechanisms and significance of phosphorylation of Pdx1 by amino acids using cell line and gene-engineered mouse models. If successful, the current study will be helpful to understand how amino acids regulate glucose homeostasis and the crosstalk between glucose and amino acids providing a novel insight of diabetes etiology and therapeutics.
本研究基于以下假说开展:氨基酸-Rab1A-mTORC1信号轴通过调控Pdx1磷酸化从而控制小鼠血糖稳态。本项目中通过多种手段检测了mTOR与Pdx1的互作,并磷酸化Pdx1蛋白S61位氨基酸。荧光素酶报告实验明确了Pdx1 S61E突变体对于胰岛素的转录活性显著高于S61A突变体,提示Pdx1蛋白主要以磷酸化形式发挥对于胰岛素转录作用。我们还揭示在葡萄糖存在情况下,Pdx1主要定位于细胞核;葡萄糖剥夺后,其由细胞核移位至细胞质且含量显著下降。值得注意的是,莱普霉素(leptomycin)能够抑制Pdx1出核,提示Pdx1出核过程由CEM1/exportin1介导的。本研究将首次将氨基酸和葡萄糖营养信号对于β细胞功能和糖尿病发生连接起来,特别是阐明氨基酸营养信号将如何通过磷酸化实时指示胰岛素产生和β细胞功能,为进一步了解饮食导致的糖尿病致病机理和治疗提供新的视角和理论依据。本项目第二部分研究揭示了Rab1A在西方饮食诱导下脂肪肝形成中作用机制。本研究首次揭示了脂肪肝中肝实质细胞在高糖高脂饮食下可分为两群细胞,其中一群对于脂肪肝患者预后和进展相关,我们将其命名为LAHs(lipid-associated hepatocytes)并对其中的通路和高表达基因进行了研究。这群细胞在之前的研究中未曾被报道。我们发现了独立于目前肝脏分区Zonation之外的表示肝实质细胞异质性的新系统。第二我们通过揭示Rab1A在脂肪肝形成中的作用机制找到了其能够抑制Raf1和ARAF及下游ERK1/2通路进而导致线粒体自噬增加,我们的发现为调控RAF1/ARAF的复杂网络增加了新的知识点。最后,虽然对于Urolithin A能够通过线粒体自噬而缓解肥胖和衰老已有报道,但对其背后的分子基础和信号通路还是未解之谜,我们的研究为线粒体自噬能够调控脂类合成以及对脂肪肝乃至神经系统疾病中均提供新的视角。
高尔基体跨膜糖蛋白73调控异质性cell-in-cell形成的机制和功能研究
  • 批准号:
    82002918
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    张鑫
  • 依托单位:
胚胎期CIH对小鼠神经元突触发生的影响及机制
  • 批准号:
    81300935
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    张鑫
  • 依托单位:
国内基金
海外基金