鞘氨醇激酶2通过组蛋白H3乙酰化及STAT3磷酸化调节糖异生相关基因PEPCK和G6Pase表达的机制研究

Sphingosine kinase 2 (SphK2) is found mainly in nucleus and endoplasmic reticulum，and regulates obesity and insulin resistance through synthesis of intracellular S1P, it has been found that SphK2 reglates gene expression in form supressor complex with HDAC1/2. in our previous research, inhibition of SphK2 was found ameliorating expression of gluconeogenetic gene and peripheral insulin resistance of diabetic mice, but the mechenism remains to be uncovered. We found also HDAC1/2 and p-STAT3 participated also in the regulation of neogenetic genes. In this proposal, we hypothesize that SphK2 regulated hepatic gluconeogenetic gene PEPCK and G6Pase expression through fomation of supressor complex with HDAC1/2 or nuclear import of STAT3. Based on this hypothesis, we will make asure whether supressor complex of SphK2 and HDAC1/2 participate in the regulation of the expression of PEPCK and G6Pase; If not, we will futher find out whether nuclear import of STAT3 play a role on the regulation of PEPCK and G6Pase expression; Answer for the regulatory mechanism of SphK2 on gluconeogensis will provide ideas for exploring insulin resistance.

鞘氨醇激酶2（SphK2）定位于细胞核及内质网，能够通过合成细胞内S1P参与肥胖及胰岛素抵抗的调节，近年发现，其能够与HDAC1/2形成抑制复合体调节基因表达。我们发现抑制SphK2能够抑制肝糖异生相关基因PEPCK和G6Pase表达并改善糖尿病小鼠胰岛素抵抗，但具体机制有待研究，我们前期结果还显示HDAC1/2和p-STAT3可能参与调节糖异生相关基因表达。为此，我们提出科学假设：SphK2通过与HDAC1/2形成抑制复合体或者调节STAT3磷酸化及入核影响PEPCK和G6Pase表达。基于假说，本研究将通过细胞和动物实验首先明确SphK2与HDAC1和2形成的抑制复合体是否调节PEPCK和G6Pase表达；若非通过HDAC1/2调节，则进一步明确SphK2是否通过p-STAT3入核调节PEPCK和G6Pase表达。对SphK2调节肝糖异生机制的揭示，将为胰岛素抵抗的研究提供新的思路。

鞘氨醇激酶2（SphK2）定位于细胞核及内质网，能够通过合成细胞内S1P参与肥胖及胰岛素抵抗的调节，近年发现，其能够与HDAC1/2形成抑制复合体调节基因表达。本课题是在前期结果基础上提出科学问题，研究SphK2调节肝糖异生相关基因PEPCK和G6Pase表达以及调节糖代谢的机制，结果发现抑制SphK2能够抑制肝细胞HL7702中STAT3的磷酸化和乙酰化，并促进糖异生相关基因PEPCK和G6Pase的表达，细胞实验发现，抑制SphK2后HL7702细胞核内STAT3增多；抑制SphK2能够抑制HL7702肝细胞中HDAC1免疫荧光信号强度；而SphK2抑制剂ABC294640能够抑制IL-6引起的小鼠肝组织中STAT3磷酸化和乙酰化水平的升高，并促进其降低的PEPCK和G6Pase的表达。这些说明肝细胞HL7702中抑制SphK2导致的PEPCK和G6Pase表达的升高与STAT3的活性有关。同时发现，用K145抑制ob/ob以及db/db小鼠的SphK2后，小鼠肝脏组织中HDAC1和STAT3均阳性信号强度均削弱，肝组织细胞核中未见STAT3阳性信号的变化。同时对SphK2敲除小鼠进行肝组织糖异生能力的分析，发现敲除SphK2后，小鼠肝组织中PEPCK转录增多，而小鼠丙酮酸、甘油和葡萄糖耐受能力均增强，肝组织中STAT3阳性信号减弱，而细胞核中STAT3阳性染色没有变化。这些结果表明，SphK2抑制或者敲除后，肝细胞或者肝组织中STAT3及其磷酸化和乙酰化活性均降低，并促使糖异生相关基因PEPCK表达增高，这一增高并未导致敲除小鼠利用丙酮酸和甘油异生糖从而改变血糖的能力增高。