SERP1介导GLP-1受体糖基化在肝糖代谢中的作用及机制

GLP-1 receptor (GLP-1R) palys a key role in regulating the in vivo function of GLP-1. In addition to the islet ，GLP-1R also was expressed in the liver and has important function in regulating the metabolism of glucose and lipid. Recent research indicate that glycosylation of the GLP-1R is a prerequisite for regular receptor function, but the exact mechanism is still unknown. Through screening GLP-1R auxiliary binding proteins in the liver,our preliminary work found that SERP1 can bind to the liver GLP-1R.In the view that SERP1 could facilitate subsequent glycosylation,we propose a hypothesis:SERP1 can interact with the GLP-1R and up-regulate the expression of GLP-1R. We thus plan to structure liver specific SERP1 knockdown mouse model and knockdown/overexpression of SERP1 gene hepatocyte model, using molecular biology techniques including gene overexpression/silencing, fluorescence resonance energy transfer and lectin staining technology,to investigate the mechanism of SERP1 to the glycosylation of GLP-1R at individual,cellular and molecular level,and provide a new idea for the clinical application of GLP-1.

GLP-1受体是体内GLP-1发挥作用的关键元件，研究表明除了在胰岛以外，肝脏也存在着GLP-1受体(GLP-1R)的表达，并在糖脂代谢调控方面起到重要的作用。近来有报道GLP1R的糖基化修饰可影响GLP-1受体活性，但是确切分子机制不明。我们前期通过膜酵母双杂交系统（MYTH）从人肝脏DNA文库中筛选GLP1R辅助结合蛋白，发现SERP1可以与肝脏GLP1R结合。鉴于SERP1蛋白具有促进蛋白糖基化的作用，因此我们提出假设：SERP1与肝脏GLP1R结合并促进GLP-1受体的糖基化，上调GLP-1R表达活性。我们拟采用肝脏SERP1基因抑制小鼠模型及沉默/过表达SERP1基因肝细胞模型，通过基因过表达和沉默、荧光能量共振转移、凝集素染色等分子生物学技术，从细胞及分子水平明确SERP1对GLP-1受受体糖基化作用的调控，为GLP-1药物的临床应用提供新的研究思路。

胰高血糖素样肽1（GLP-1）是目前广泛应用于治疗糖尿病等代谢综合征的新型药物。GLP-1主要通过存在于组织器官内的GLP-1受体而发挥作用的。研究发现GLP-1受体在多种组织中均有表达，并且GLP-1类似物在改善糖尿病患者高血糖症状的同时，对于肝脏的脂肪变性同样有着良好的治疗效果。本研究通过对ob/ob小鼠肝脏以及由游离脂肪酸诱导HepG2细胞发生脂肪变性为研究对象，观察肝细胞的脂肪性病变对肝脏GLP-1受体表达的影响，我们的研究发现肝脏组织中存在胰高血糖素样肽1受体（GLP-1R）的表达。与正常对照小鼠相比，ob/ob糖尿病肥胖小鼠，肝脏组织中GLP-1R表达水平显著下降。棕榈酸可诱导人肝癌HepG2细胞发生脂肪性病变，随着棕榈酸作用浓度的逐渐增加，可呈剂量依赖效应降低HepG2细胞中GLP-1R的表达水平。既往的研究发现转录后修饰对GLP-1受体的功能起到重要的调控作用，其中糖基化修饰的调节作用尤为重要。我们通过前期的酵母双杂交筛选试验发现SERP1可以与GLP-1受体结合，而SERP1在既往的研究中发现具有稳定膜蛋白，并促进后者糖基化的作用。鉴于此，本实验旨在研究GLP-1受体与SERP1之间的结合作用，SERP1是否可以通过对GLP-1受体糖基化的调节作用从而影响受体的功能，这种糖基化调节作用又对内质网应激产生哪些影响。研究发现内质网应激相关蛋白1可以与GLP-1受体相结合。同时还可以改善由衣霉素所抑制的GLP-1受体的糖基化水平，减少由衣霉素所导致的细胞内质网应激状态，而这种作用可能是通过促进糖蛋白的糖基化作用而发挥的。此外我们还发现，SERP1还可以减轻由高糖、高脂所导致的HepG2细胞的内质网应激，并进一步影响GLP-1R的信号通路。我们的研究从体内、体外两个方面发现肝脏组织细胞中存在GLP-1受体的表达，肝细胞的脂肪性病变可显著降低肝脏组织内的GLP-1受体表达水平，从而可能通过此机制影响到肝脏对GLP-1的敏感性。SERP1可以与GLP-1受体发生结合，并进一步影响到由糖基化抑制剂衣霉素所抑制的GLP-1受体糖基化水平并可能由此对GLP-1受体的功能产生影响。SERP1还可以改善由细胞的内质网的应激作用，而这种作用可能是通过促进糖蛋白的糖基化调节而发挥的。