亨廷顿蛋白结合蛋白1在胰岛素分泌颗粒胞内运输中的作用及机制研究

亨廷顿蛋白结合蛋白1(HAP1)是一种与亨廷顿病(HD)基因产物亨廷顿蛋白具有相互作用的蛋白质，在神经元内通过与微管马达蛋白相互作用参与基于微管的胞内运输。我们的研究发现，HAP1也选择性表达于包括胰岛β细胞在内的分泌含氮激素的内分泌细胞内，沉默HAP1表达可抑制胰岛β细胞的胰岛素分泌。胰岛素的分泌受胰岛素分泌颗粒胞内运输的影响，但HAP1是否通过影响胰岛素分泌颗粒胞内运输而影响胰岛素的分泌，目前未见报道。本项目将应用活细胞影像、分子生物学等技术观察HAP1在β细胞内胰岛素分泌颗粒微管和/或微丝依赖性胞内运输中的作用，并通过分析β细胞内HAP1是否与微管马达蛋白和/或微丝马达蛋白具有相互作用，探讨HAP1参与胰岛素分泌颗粒胞内运输的机制，为揭示HAP1影响胰岛素分泌的机制提供依据，对揭示HD性糖尿病的发病机制及探索以调控HAP1-马达蛋白相互作用为靶点的糖尿病治疗方法具有指导意义。

亨廷顿蛋白结合蛋白1(HAP1)在神经元内通过与微管马达蛋白相互作用参与基于微管的胞内运输，并选择性表达于包括胰岛β细胞在内的分泌含氮激素的内分泌细胞内，沉默HAP1表达可抑制胰岛β细胞的胰岛素分泌。胰岛素的分泌受胰岛素分泌颗粒胞内运输的影响，但HAP1是否通过影响胰岛素分泌颗粒胞内运输而影响胰岛素的分泌，目前未见报道。本项目应用活细胞影像、分子生物学等技术检测分析了HAP1在β细胞内胰岛素分泌颗粒微管和/或微丝依赖性胞内运输中的作用及相关机制。. 1. 观察到HAP1在β细胞或β细胞系(INS-1细胞)胞质内与胰岛素分泌颗粒特征性膜蛋白phogrin共定位， 并与微管马达蛋白驱动蛋白轻链2(KLC-2)、驱动蛋白重链F5B （KIF5B）、动力蛋白激活蛋白复合物亚单位P150Glued和微丝马达蛋白肌球蛋白Va (myosin Va)共定位。. 2. 检测到降低HAP1表达水平能减少胰岛素在胰岛β细胞周边近膜处的定位，抑制胰岛β细胞内胰岛素分泌颗粒的运输，phogrin与HAP1及KIF5B均发生相互作用，沉默HAP1能减少phogrin与KIF5B之间的相互作用，表明确HAP1可通过调节胰岛素分泌颗粒与基于微管运输的马达蛋白如KIF5B之间的相互作用调节胰岛素分泌颗粒在胰岛β细胞内的运输。. 3.发现HAP1与胰岛素颗粒、微丝马达蛋白myosin Va和微丝actin在胰岛β细胞系INS-1细胞内共定位，HAP1A与胰岛素分泌颗粒在细胞膜附近一起运动，siRNA沉默HAP1后，myosin Va和actin的表达没有变化，但是高糖刺激能显著抑制胰岛素颗粒向细胞膜附近的募集；HAP1A 与myosin Va具有相互作用，高糖刺激能增强这种相互作用，去磷酸化的HAP1A能增强其与myosin Va的结合能力，HAP1缺失显著降低myosin Va与胰岛素分泌颗粒的结合能力，由此证明HAP1通过介导胰岛素分泌颗粒与微丝马达蛋白之间的相互作用影响的胰岛素分泌颗粒向细胞膜的微丝依赖性的募集运动。. 以上结果为揭示HAP1影响胰岛素分泌的机制提供了重要实验依据，对揭示HD性糖尿病的发病机制及探索以调控HAP1-马达蛋白相互作用为靶点的糖尿病治疗方法具有指导意义。