甘油激酶与核孤儿受体NR4A1相互作用对肝脏糖异生的调控机制

肝脏糖异生调控异常是糖尿病等代谢综合性疾病的主要病理原因。新近报道表明核孤儿受体NR4A1可通过结合糖异生相关酶基因启动子转录激活其表达而参与糖异生调控。甘油是糖异生所利用的主要非糖原料物质之一。我们的初步实验发现甘油糖异生代谢关键酶-甘油激酶与核孤儿受体NR4A1具有相互作用，并且能抑制NR4A1的转录活性及其靶基因糖异生关键酶G6PC的表达。提示在肝脏中GK可能通过NR4A1参与肝糖异生的代谢调控，本研究拟对此深入研究。研究内容包括：① GK/NR4A1相互作用特性及其对NR4A1转录活性和DNA结合能力的影响；② GK/NR4A1相互作用对肝细胞糖异生代谢及其相关基因表达的影响；③ 应用GK转基因鼠、NR4A1敲除鼠在正常以及糖尿病模型小鼠中分析肝糖、血糖、胰岛素等糖代谢相关特性的改变。本项目完成可揭示新的糖异生调控途径及其分子机制，并可进一步了解糖尿病的发生和调控机制。

本项目研究应用免疫共沉淀技术发现甘油激酶GK与核孤儿受体NR4A1（Nur77）具有蛋白质相互作用，其中NR4A1与GK发生相互作用的区域是NR4A1的中央的DBD结构域及C端TAD(AF2)结构域，而GK的N端和C端结构域均可以和NR4A1发生相互作用，并且GK的甘油激酶活性不影响两者的蛋白相互作用。通过在细胞中过表达GK和NR4A1基因，发现GK通过与NR4A1蛋白发生相互作用而抑制NR4A1对糖脂代谢相关基因的表达调控。此外，研究发现在STZ I型糖尿病鼠和db/db II型糖尿病鼠中，NR4A1内源性高表达，糖代谢相关基因表达升高，脂代谢相关基因表达降低。我们应用体内转染基因技术在瞬时过表达NR4A1基因鼠、STZ I型糖尿病鼠、db/db II型糖尿病鼠以及NR4A1 基因敲除（KO）鼠中过表达或者干涉GK全长或者活性缺失突变基因，结果显示NR4A1基因可以促进糖代谢相关基因的表达而抑制脂代谢相关基因表达，并且升高外周血中血糖水平而降低血脂水平，而过表达GK则可以抑制或者降低NR4A1对小鼠糖代谢的促进作用和脂代谢的抑制作用。此外，GK还通过NR4A1降低血液中胰岛素水平。上述结果表明甘油激酶GK与核孤儿受体NR4A1相互作用，调节体内NR4A1糖脂代谢相关靶基因的表达，抑制胰岛素的分泌，进而参与调控体内的糖脂代谢。