Foxo1蛋白全新PKA磷酸化位点在糖脂代谢中的调控功能及机制研究

Foxo1 is a key member of the Class O Forkhead proteins family, which involves in many important physiologic processes regulation such as glucose and lipid metabolism, cell autophagy and apoptosis et al. Some hormones and growth factors regulate Foxo1 functions through different signaling pathways, however, those kinds of regulation were achieved by the way of Foxo1 post-translation modifications such as phosphorylation, ubiquitylation, acetylation and glycosylation. Recently, combining bioinformatics analysis and experiments, our group proved that there is a novel pKA phosphorylation site on Foxo1, which locate at S276, and concern tightly to the glucagon signaling pathway. On the basis of those work, in this study, we want to construct the mutant plasmid of Foxo1-S276, transfect into HepG2 cell line. Study it's effect on Foxo1 in cellular translocation. Explore the actual roles of this phosphorylation site in glucagon-pKA signaling pathway. Prove it's biologic functions in the processes of glucose and lipid metabolism. Results of this work will provide new comprehension of the role of Foxo1 in glucose and lipid metabolic processes of more aspects, and will get novel data for deep understanding the role of glucagon-pKA signaling pathway in the process of type 2 diabetes mellitus.

Foxo1属叉头蛋白转录因子O亚群(Forkhead Class O)中重要一员，参与许多代谢过程如糖、脂代谢、细胞自噬和凋亡等重要生理过程的调控。一些重要激素和生长因子通过不同信号通路对Foxo1的功能进行调控，这些调控多通过Foxo1蛋白的翻译后修饰如磷酸化、乙酰化和糖基化等而实现。本课题组前期通过生物信息学分析和实验证实：Foxo1分子中存在1个全新的pKA磷酸化位点S276，且该位点可能与胰高血糖素信号通路密切相关。本研究拟进一步构建Foxo1-S276突变质粒，转染人肝癌细胞HepG2株；研究该位点磷酸化与Foxo1胞内定位的关系；考察其在胰高血糖素信号通路中的作用；并研究其在肝细胞糖、脂代谢过程中的可能的生物学功能。研究结果将为Foxo1在糖脂代谢过程中的全面作用提供新的认识，并对胰高血糖素在2型糖尿病的病理机制的作用提供新的数据和资料。

Foxo1属叉头蛋白转录因子O亚群(Forkhead Class O)中重要一员，参与许多代谢过程如糖、脂代谢、细胞自噬和凋亡等重要生理过程的调控。一些重要激素和生长因子通过不同信号通路对Foxo1的功能进行调控，这些调控多通过Foxo1蛋白的翻译后修饰如磷酸化、乙酰化和糖基化等而实现。胰升糖素样肽-1（GLP-1）是一种主要的生理性肠促胰岛素。研究发现，GLP-1在降血糖的同时可有效的改善血脂。GLP-1可以非胰岛素依赖性参与肝细胞甘油三酯代谢。但是GLP-1调控脂代谢的分子机制仍不清楚。本课题组前期证实：GLP-1可有效减轻棕榈酸诱导的肝细胞HepG2细胞株中脂质的含量。western blot检测发现FOXO1的三个磷酸化位点表达在肝细胞脂肪变及GLP1逆转肝细胞脂肪变过程中均有变化。本课题研究发现，敲减Foxo1不能影响GLP1对HepG2细胞脂质形成的抑制作用，同时敲除Foxo1和Foxo3能促进GLP1对HepG2细胞脂质形成的抑制作用，并检测了与脂合成与代谢相关的基因的表达，这些基因包括Srebp，Hmgr，Acaca，Acyl。结果显示在PA处理条件下，GLP-1处理能轻度上调这些基因的表达；而Foxo1/3敲除后也能显著上调这些基因本底水平的表达；在Foxo1/3敲除的基础上加以PA处理则抑制这些基因的上调；若给予GLP-1预处理后再给予PA处理则这种抑制作用更显著。研究结果为Foxo1在糖脂代谢过程中的全面作用提供了新的认识，并对胰升糖素样肽-1在非酒精性脂肪性肝病的病理机制提供了新的数据。