衢枳壳活性分子通过抑制组蛋白乙酰化抵抗胰岛β细胞凋亡的分子机制研究

Pancreatic β cell damage is a major contributor to the progression of type 2 diabetes. However, the mechanisms of β-cell damage are still poorly understood, and there is a lack of clinically available drugs for relieving β-cell damage. Histone acetylation modification plays an important role in regulation of the key transcription factors involved in pancreatic β cell damage. Our previous studies found that the naringenin and hesperetin from Quzhou Fructus Aurantii could resist pancreatic β cell apoptosis in type 2 diabetic mice and significantly inhibit the histone acetylation in pancreatic β cells. In this study, we will focus on the role of flavonoids on epigenetic modification. The transcription mechanism of naringenin and hesperetin on TXNIP by inhibiting histone acetylation was clarified by using diabetic db/db mice and palmitate-induced pancreatic β cell apoptosis model with molecular biology techniques such as ChIP-seq and ChIP-qPCR. The mechanism of inhibition of histone acetyltransferase p300 by naringenin and hesperetin was elucidation by enzyme kinetics and calorimetry. This project will provide new ideas for the development of anti-type 2 diabetic drugs, and provide experimental and theoretical basis for the study on the mechanisms of traditional Chinese medicine in the prevention and treatment of type 2 diabetes from the perspective of epigenetic modification.

胰岛β细胞损伤是加重2型糖尿病进程的主要因素，然而目前对于β细胞损伤的机制了解仍不完全，临床上也缺乏用于缓解β细胞损伤的药物。研究显示，组蛋白乙酰化修饰对诱导胰岛β细胞损伤的关键转录因子具有重要的调控作用。我们前期研究发现衢枳壳活性分子柚皮素和橙皮素具有抵抗2型糖尿病背景下胰岛β细胞凋亡的作用，并能显著抑制胰岛β细胞组蛋白乙酰化。本项目我们拟以组蛋白乙酰化修饰为核心，通过自发性2型糖尿病db/db小鼠以及棕榈酸诱导的胰岛β细胞凋亡模型，并借助ChIP-seq、ChIP-qPCR等现代分子生物学技术，研究柚皮素和橙皮素通过抑制组蛋白乙酰化调控凋亡转录因子TXNIP转录的作用及机制；运用酶动力学、量热学等方法，阐明柚皮素和橙皮素抑制组蛋白乙酰转移酶p300活性的机制。通过本项目的研究，将为从表观遗传角度阐释中药防治2型糖尿病的机制研究提供实验基础和理论依据，并为2型糖尿病药物开发提供新思路。

胰岛β细胞损伤是加重2型糖尿病进程的主要因素，然而临床上尚无有效治疗药物。研究显示，组蛋白乙酰化修饰对诱导胰岛β细胞损伤的关键因子具有重要的调控作用。我们前期研究证实衢枳壳活性成分柚皮素和橙皮素具有抑制胰岛β细胞凋亡的作用。同时，我们首次发现柚皮素和橙皮素能够抑制组蛋白乙酰化修饰。本项目我们通过自发性2型糖尿病db/db小鼠以及高糖诱导的INS-1胰岛β细胞模型，证实柚皮素和橙皮素抑制胰岛β细胞凋亡的作用主要与调控TXNIP表达有关。运用ChIP-seq、ChIP-qPCR等分子生物学手段，表明柚皮素和橙皮素通过抑制p300介导的组蛋白乙酰化修饰，减少转录因子ChREBP和RNA聚合酶在TXNIP启动子区富集，调控TXNIP表达。进一步地，我们的研究证实柚皮素和橙皮素抑制p300活性的机制主要与激活AMPK，促进p300 Ser89位点磷酸化，减少p300 Lys1499 位点的乙酰化水平有关。同时，柚皮素和橙皮素抑制胰岛β细胞凋亡和组蛋白乙酰化的作用也依赖于AMPK。这些结果佐证了本项目所提出的工作假说，为衢枳壳防治2型糖尿病及其相关转化医学研究提供实验基础和理论依据。