PP2A介导Insulin-Akt-Foxo1和 AMPK通路动态调控的分子机理及对肝脏糖脂合成代谢的影响

Foxo1, an important member of the fork head protein transcription factor family, is involved in regulating some important gluconeogenic gene transcriptions and is modulated negatively by insulin signaling pathway. It is therefore thought that the inhibition of Foxo1 activation can be used as a strategy for the treatment of type 2 diabetes mellitus. Our group found that blood lipid was enhanced in hepatic Foxo1 knockout mice while lipid lowering was observed in Foxo1-S253A mice, accompanied by AMPK activated in relation to the function of PP2A, indicating that there might be a novel insulin-Akt-Foxo1-PP2A-AMPK signal pathway involved in glucose and lipid metabolism regulation. In our study, the existence of this signaling pathway as well as its influence on liver glucose and lipid metabolism will be confirmed via the examination of the protein phosphorylation, the interaction and other biochemical indices for liver tissues, Foxo1-S253A mouse primary hepatocytes and HepG2 cells transfected with Foxo1-S253A or Foxo1 siRNA plasmids after treatment with AMPK and PP2A antagonists, respectively. This study will provide key insights into the function of Foxo1 and type 2 diabetes prevention strategies.

Foxo1是叉头蛋白转录因子家族重要一员，调控一些重要糖异生基因转录，受胰岛素信号通路抑制性调节，因而传统观念认为抑制Foxo1活化可作为2型糖尿病治疗策略。课题组前期在Foxo1肝敲小鼠中发现血脂升高；进一步在Foxo1-S253A小鼠中发现其血脂降低，AMPK活化，且该活化可能与PP2A有关，高度提示在Insulin-Akt和AMPK信号通路之间，存在一种全新的Foxo1-PP2A介导机制，动态调控糖脂代谢。本研究拟采用Foxo1-S253A小鼠肝组织、原代肝细胞及转染Foxo1-S253A或Foxo1 siRNA质粒的HepG2细胞，经AMPK及PP2A阻断剂分别处理后，检测一系列蛋白磷酸化、相互作用及其它生化指标，逐一验证这一调控机制的各个环节，并考察其对肝脏糖脂代谢的影响。研究结果将为全面认识Foxo1功能及2型糖尿病防治策略提供全新资料。

FoxO1是叉头蛋白转录因子家族重要一员，调控一些重要糖异生基因转录，受胰岛素信号通路抑制性调节，因而传统观念认为抑制FoxO1活化可作为2型糖尿病治疗策略。本课题采用FoxO1-S253A小鼠肝组织及在HepG2细胞中转染FoxO1-S256A质粒或FoxO1 siRNA，来检测相关糖脂代谢相关基因和蛋白的变化。结果表明，FoxO1-S253A小鼠表现为糖异生增强及脂质合成减弱，主要通过上调糖异生基因Pck1、G6pc及下调脂质合成基因Fasn的mRNA转录水平来实现的；与此同时，在FoxO1-S253A小鼠肝组织中发现AMPK及ACC磷酸化水平显著升高；体外实验进一步证实，FoxO1-S256位点的磷酸化将抑制AMPK及ACC的磷酸化水平，其机制是通过抑制PP2A的活性来促进AMPK的磷酸化水平。. 在此研究中，我们通过FoxO1-S253A突变小鼠肝脏的芯片结果发现，MT2的mRNA水平显著高于野生型小鼠；并进行了初步的预实验验证，与芯片结果一致。拟进一步探讨MT2在FoxO1调控的糖脂代谢中的作用，具体机制正在阐明中。该研究结果将为全面认识FoxO1功能提供全新资料。. 此外，在本课题的资助下，结合课题组感染与代谢的研究方向。我们研究了AMPK与脂质代谢在CVB3病毒复制中的作用，结果表明，活化的AMPK通过抑制脂质的积累来阻止CVB3病毒的复制；进一步研究结果阐明了CVB3通过增强SREBP1的转录调控来促进宿主细胞脂质合成积累的分子机制；并寻找到了参与糖脂代谢的中药成分（小檗碱）具有较好抗CVB3所致病毒性心肌炎的作用，为CVB3感染所致的病毒性心肌炎及心肌病的防治研究提供了新的数据资料。. 在本课题的资助下，已发表SCI论文3篇，获得国家发明专利1项，培养了1名优秀硕士研究生和1名优秀博士研究生；此外，1篇SCI论文处于Under Review状态。