lncRNA GAS5调控Insm1在胰岛β细胞功能障碍中的作用及机制研究

lncRNA GAS5 was found to be closely associated with pancreatic islet β cells function. Our previous studies revealed that lncRNA GAS5 expression decreased significantly in islets of T2DM animal model (db/db) mice; Low expression of lncRNA GAS5 resulted in a significant up-regulation of transcriptional inhibitory factor Insm1, decreased insulin secretion, and cell cycle arrest in G1 phase. Studies have shown that lnsm1 is associated with insulin gene transcription and cell cycle function. We hypothesized that lncRNA GAS5 may affect islet β cell function by regulating Insm1 expression. Based on our data, we will investigate the relationship between the expression of lncRNA GAS5 and the number of pancreatic β cells, cell cycle, insulin synthesis and secretion; Adopting overexpression and knock down strategies in vitro and in vivo, we intend to explicit the effect of lncRNA GAS5 on regulation of islet β cell function; Insm1 was regarded as a key clue, rescue experiments would be implemented to demonstrate the molecular mechanisms of lncRNA GAS5 in regulation of pancreatic β cell function. It is expected that the findings will help to understand the role of lncRNA in islet function failure from a novel perspective, and it may provide new intervention targets for the prevention and treatment of diabetes.

生长休止特异转录子5（growth-arrest-specific transcript 5，GAS5）是我们前期研究发现与胰岛β细胞功能关系密切的lncRNA：T2DM模型db/db小鼠胰岛中lncRNA GAS5表达显著性下降；lncRNA GAS5低表达导致胰岛β细胞转录抑制因子Insm1显著上调、胰岛素分泌量减少、细胞周期阻滞于G1期。研究显示，lnsm1与胰岛素基因转录和细胞周期相关。我们提出假说：lncRNA GAS5可能通过调控Insm1表达影响胰岛β细胞功能。研究拟评估lncRNA GAS5与胰岛β细胞数量、细胞周期、胰岛素合成及分泌之间的关系；应用过表达和基因沉默技术，探讨lncRNA GAS5调控胰岛β细胞功能的生物学作用；以Insm1为线索，论证lncRNA GAS5调控胰岛β细胞功能的分子机制。预期研究结果将为阐明糖尿病发病机制提供新视角，为糖尿病防治提供新靶点。

课题组通过模型小鼠、离体胰岛及胰岛β细胞株，采用体内、体外两个研究体系，观察lncRNA Gas5表达和胰岛功能变化，评估 lncRNA Gas5与胰岛β细胞功能障碍间的相互关系；采用过表达、抑制和挽救实验策略，获得lncRNA Gas5异常表达导致胰岛β细胞功能障碍的证据，以Insm1为线索，阐明其作用机制。.结果显示，正常小鼠胰腺中lncRNA Gas5相对高表达，但T2DM模型小鼠胰岛表达降低。高血糖能够抑制小鼠胰岛β细胞lncRNA Gas5的表达。在Min6细胞和小鼠胰腺原代胰岛中进行的实验使用lncRNA Gas5 si-3进行研究，胰岛β细胞lncRNA Gas5表达下调能够抑制胰岛素分泌能力。在胰岛素分泌功能调节中起重要作用的转录因子，包括十二指肠同源盒因子1（Pdx1），肌腱膜纤维肉瘤癌基因同源物A（MafA），神经源分化因子1（NeuroD1），NK6同源盒1（Nkx6.1）和葡萄糖转运蛋白2（Glut2）。除Nkx6.1外，lncRNA Gas5 siRNA组的表达显着降低。抑制lncRNA Gas5表达会选择性降低Pdx1和MafA的mRNA和蛋白质表达。这些结果可能表明，lncRNA Gas5可以通过调节Pdx1和MafA来影响胰岛素的产生。为了评估lncRNA Gas5对β细胞量的作用，我们下调lncRNA Gas5表达，发现其调诱导了细胞周期G1 / G0的阻滞，但是对Min6细胞的细胞凋亡没有影响。我们下调了原代小鼠胰岛中lncRNA Gas5表达，同样发现其对胰岛素分泌造成影响，且Pdx1和MafA的下降显著。在胰岛β细胞中分别干扰Gas5和EZH2后，胰岛素转录抑制因子1（Insm1）显著性上调，Insm1的启动子区存在EZH2的结合位点。Insm1特异性结合于胰岛素和Neuro D基因启动子区，负性调控胰岛素基因的转录。.综上所述，本项研究发现，lncRNA Gas5表达降低与胰岛β细胞功能障碍有关，通过Insm1影响胰岛素的合成过程，通过葡萄糖转运蛋白调控胰岛素的分泌过程，经由细胞周期蛋白介导引起胰腺β细胞周期G1期停滞，影响细胞增殖。