PTP-PEST在胰岛素分泌和胰岛B细胞凋亡中的作用及分子机制

Protein tyrosine phosphatases(PTPs) are important regulators, participating in islet cell proliferation and apoptosis,、insulin resistance and insulin secretion. PTP-PEST play vital roles in many physiological processes, and PTP-PEST knockout mice are lethal; however, its function in glucose/lipid metabolism or pancreatic beta cells are largely unknown. Recently, our beta-cell-specific knockout mice had impared glucose tolerance and glucose stimulated insulin secretion; Experimental results by application of PTP-PEST specific inhibitor or PTP-PEST RNA interfere support the functional importance of PTP-PEST in insulin secretion and beta cell apoptosis. PTP-PEST are also regulated in pancreatic beta cell upon glucose and/or fatty acid stimulation. Therefore, elucidation of PTP-PEST in pancreatic beta cell and the underlying mechanisms have great scientific values. In this study, we are going to explore the PTP-PEST function and its regulation in pancreatic beta cells and their detailed molecular mechnisms, by combination of animal studies、 electrophysiological and biochemical techniques.

蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）是重要的细胞调控因子，与胰岛细胞增殖凋亡、胰岛素抵抗和胰岛素分泌等生理过程密切相关。PTP-PEST在多种生理活动中至关重要，其全身基因敲除小鼠致死，但其在糖脂代谢和胰岛细胞中的功能知之甚少。我们应用胰岛B细胞特异性敲除PTP-PEST基因小鼠和其特异性小分子抑制剂的前期实验结果表明：PTP-PEST调控葡萄糖诱导的胰岛素分泌和高脂诱导的胰岛B细胞凋亡；同时其磷酸酶活力和蛋白水平也受到高糖/高脂的调节。理解PTP-PEST在胰岛细胞中的功能及作用机制，具有重要科学意义。基于这些研究基础，本课题将联合动物实验，细胞电生理学、分子与细胞生物学和生化酶学等方法，阐明PTP-PEST在调控胰岛素分泌和胰岛B细胞凋亡中的作用及分子基础，尤其是PTP-PEST对胰岛B细胞中的钙信号和对PDK1-AKT信号途径的调控机理，以及PTP-PEST在胰岛B细胞中受调控的分子机制。

蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）是重要的细胞调控因子，与胰岛细胞增殖凋亡、胰岛素抵抗和胰岛素分泌等生理过程密切相关。PTP-PEST在多种生理活动中至关重要，其全身基因敲除小鼠致死，但其在胰岛细胞中的功能和作用机制知之甚少，而且对于PTP-PEST的底物特异性及其分子基础还十分不清楚。阐明PTP-PEST的底物选择性和受调控机制既是目前的研究热点也具有重要科学意义。我们最近发现了PTP-PEST对其底物EGFR/HER2家族成员的多个酪氨酸磷酸化位点具有选择性，通过晶体结构解析和酶学方法确定了PTP-PEST的底物选择性及结构基础，发现了PTP-PEST通过去磷酸化同一个的底物不同磷酸化位点调控细胞增殖或迁移，最后还发现在PTP-PEST位于N端的一个环上存在可以被CDK2磷酸化的位点，并且PTP-PEST的底物选择性受CDK2磷酸化调控。综上所述，我们的研究结果不仅揭示了PTP-PEST去磷酸化底物的工作机制，而且发现了PTP-PEST受调控的分子机制，并且介导不同的细胞功能，我们的研究为开发靶向特定底物的PTPN12小分子抑制剂提供了坚实的理论基础。