葡萄糖感应器及其AMPK活性和细胞代谢状态的调控机理

葡萄糖是细胞的主要能量来源,它通过糖酵解和/或氧化代谢产生ATP。葡萄糖水平下降将激活AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase-AMPK),数十年来,人们一直认为这是由于AMP或ADP的上升,或者说能量水平的下降引起的。厦门大学生命科学学院林圣彩研究团队与英国Dundee大学D.Grahame Hardie团队合作报道了一种通过感知胞内葡萄糖代谢中间物果糖-1,6-二磷酸(FBP)的下降来触发AMPK活化的机制:FBP水平下降,便不再占据其催化酶——醛缩酶(aldolase)上的催化位点,后者直接改变了溶酶体膜上的质子泵v-ATPase和与其相结合的"Ragulator"的构象,进而让携带有能磷酸化并激活AMPK的上游激酶LKB1的AXIN蛋白质转移到溶酶体膜表面,在此形成了能激活AMPK的复合体(该复合体也是由林圣彩实验室发现并鉴定-Cell Metabolism,2013,2014),从而激活AMPK,同时抑制了促进细胞进行生物合成和生长的激酶-mTORC1。重要的是,他们从中也颠覆性地发现细胞能量水平在葡萄糖水平急速下降期间仍保持不变,且AMPK上的AMP结合位点对于此时AMPK的活化不是必需的。该研究不仅发现了醛缩酶这一糖酵解酶的新功能:调控AMPK的葡萄糖感受器,还深刻地揭示了葡萄糖的本质:既是能量和物质来源,也是直接调控细胞生物合成和生长状态的信号,对多种代谢型疾病的发生、癌症与代谢关系的认知与治疗、卡路里限制与健康长寿等的认知具有重大意义。相关研究论文在2017年8月3日发表于《自然》[NATURE,548(7665):112-116,August 2017]。     

单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)调控机制的研究进展

代谢是细胞和有机体最基本、最重要的活动之一.细胞和有机体通过感应系统实时监测代谢过程中的物质和能量状态,并不断地通过错综复杂的代谢调控途径来维持其稳态.代谢调控一旦出现紊乱,机体代谢就会发生异变,从而导致如糖尿病、肥胖、心血管疾病乃至肿瘤等多种人类重大疾病的发生,并影响发育、生长、繁殖、衰老等生命过程.单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)作为在代谢调控中起核心作用的激酶,自其被发现以来一直是研究的热点.对AMPK调控机制的深入研究为揭示代谢性疾病的发生和发展机制、探索其治疗和预防的策略提供了重要的新思路.围绕近年来国内外AMPK研究领域取得的进展,重点阐述AMPK在体内的激活机制以及本课题组在该领域中的一系列重要成果.     

凡纳滨对虾G蛋白Gαs基因的克隆和功能鉴定

寻找并克隆凡纳滨对虾G蛋白α亚基基因,为对虾的生理调控研究提供理论基础.通过简并PCR和RACE技术获得目的基因的全长cDNA序列.将该基因的编码序列克隆到pCMV5表达载体,通过免疫共沉淀实验和胞内cAMP浓度的测定鉴定该基因表达产物的功能.用半定量RT-PCR和Western blotting确定该基因的表达产物在对虾身体各部位的分布.克隆到凡纳滨对虾的G蛋白短式剪切模式Gαs亚基基因,将其表达产物命名为pvGαs-s.pvGαs-s的序列和功能与其它物种的Gαs具有高度保守性.它在对虾身体各部位存在普遍分布,尤其在脑神经和腮中大量表达,在触角、眼等部位也有适量分布.说明pvGαs-s在对虾生命活动中的重要性,为研究对虾的生理调控奠定了理论基础.     

细胞能量代谢稳态的调控

随着生活水平的日益提高,由代谢紊乱引起的肥胖、糖尿病和脂肪肝等代谢性疾病成为继癌症后困扰人们的又一大难题,而AMPK作为代谢调控的核心因子成为人们研究的重点和热门领域。对AMPK调控机制的研究为代谢性疾病的治疗与预防提供了新的思路。