Hid-1蛋白参与胰岛素信号通路的功能与调控机制的研究

Type 2 diabetes usually results from a combination of peripheral insulin resistance and defects in beta cell function. Analysis in humans has identified specific genetic defects associated with early-onset forms of diabetes, but a common molecular mechanism has yet to be identified. Our lab's work on C.elegans showed that a novel protein HID-1 at Golgi apparatus controlled the sorting of DCV cargoes. In order to further study the specific functions of that protein in mammals, we generated a conditional knock mouse model of HID-1 , βHIDKO. βHIDKO mice showed significant glucose intolerance. Besides, great amount proinsulin was found in this mice's serum. Co-immunoprecipitation experiment verified that HID-1 had interaction with INPPL1, a negative regulator on insulin signaling pathway. Therefore, we hypothesized that HID-1 is likely to be involved in the insulin signaling pathway. The purpose of this project is to explore the new diabetes susceptibility gene hid-1's function as well as its role in development of diabetes.

2型糖尿病是由胰岛β细胞功能紊乱以及外周胰岛素抵抗所造成的综合性的代谢疾病。虽然目前已经鉴定出很多糖尿病发病相关基因，但其发病的分子机制目前还并不清楚。我们实验室之前在线虫上的工作,发现一个主要定位于高尔基体的保守蛋白HID-1,调控神经肽等致密核心囊泡内容物的分选。为了进一步研究该蛋白在哺乳动物中的具体功能，我们制作了胰岛β细胞特异性敲除HID-1蛋白的小鼠模型β HIDKO。通过表型研究，我们发现该小鼠血清中的胰岛素原大量积累，并且表现出显著的葡萄糖不耐受。免疫共沉淀的实验验证了HID-1蛋白与胰岛素信号通路中的负向调节因子INPPL1有相互作用。所以我们推测HID-1很有可能是通过调控INPPL1参与胰岛素信号通路。本课题旨在探讨新的糖尿病易感基因hid-1的功能以及其在糖尿病发生发展过程中所起到的作用，为2型糖尿病的治疗提供潜在的新靶点。

胰岛素是一类储存在致密核心囊泡的特殊细胞器中的多肽激素。研究其生成、成熟、转运、分泌的过程对于阐明糖尿病的发病机理具有十分重要的意义。经过合成加工的胰岛素原在高尔基区出芽形成未成熟囊泡，它们在运输途中需要经过同型融合、货物分选等一系列复杂的过程才能够形成成熟的可分泌的胰岛素囊泡。目前人们对这一生物学过程知之甚少。我们的研究采用胰岛β细胞特异性敲除Hid1基因的小鼠为模型，系统的阐明了HID-1参与调控胰岛素成熟过程的分子机制。HID-1敲除小鼠表现出明显的糖耐量异常，其胰岛素分泌不足并且胰岛素原的剪切存在严重缺陷。同时，电镜分析发现该小鼠胰岛 β 细胞中致密核心囊泡的致密程度不足，直径偏小。进一步的体外实验证明 HID-1 蛋白是胰岛素囊泡的同型融合过程的重要参与者，它的缺乏直接造成同型融合受阻，并且抑制胰岛素囊泡酸化的过程。该研究表明 HID-1 是一个全新的能够直接影响胰岛素囊泡成熟的蛋白，首次在动物模型上证明了同型融合对于胰岛β细胞释放胰岛素有重要意义。