HDAC6-Hsp90-GR轴调控胰岛β细胞功能的机制研究

Islet dysfunction is a major problem in the development of diabetes. Our previous data show that the glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) from dexamethasone (DEX) pretreated islets decreases significantly. TSA , a histone deacetylase inhibitor, significantly enhances the ability of insulin secretion from DEX-pretreated islets. Recent researches indicates that HDAC6 is important in the regulation of heatshock protein 90(Hsp90) acetylation and glucocorticoid receptor (GR) translocation into the nucleus, and play a role in hepatic gluconeogenesis. Our previous data indicate that HDAC6 inhibitor greatly promote glucose-stimulated insulin secretion(GSIS), so we propose the research hypothesis：HDAC6 may participate in the regulation of islet β cell function by regulating Hsp90 acetylation and GR translocation. We will observe the effect of HDAC6 on insulin secretion, and explore the mechanism involved. This study will highlight the epigenetic modification of HDAC6-Hsp90-GR in regulation of β cell function by immunohistochemistry, RNA interference, co-immunoprecipitation and confocal laser scanning. These will widen the knowledge of protein acetylation-induced signal transduction and provide possible therapeutic target for islet β-cell protection .

胰岛β细胞功能障碍是糖尿病的重要特征。我们前期研究发现地塞米松预处理显著降低胰岛β细胞糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)，而去乙酰化酶抑制剂能明显改善地塞米松对胰岛GSIS的损伤作用，提示蛋白乙酰化在对抗地塞米松诱导的胰岛功能损伤中起重要作用。已有文献报道组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)通过调节热休克蛋白90(Hsp90)乙酰化，影响糖皮质激素受体(GR)向核内转位和肝糖异生。我们预实验提示HDAC6在胰岛中高表达，HDAC6抑制剂显著增加胰岛β细胞分泌能力，据此我们提出假设：HDAC6可能通过Hsp90-GR通路介导胰岛β细胞功能。本项目拟在细胞和整体水平，以免疫组化、免疫共沉淀、RNA干扰及激光共聚焦等技术明确HDAC6-Hsp90-GR轴确实存在于胰岛β细胞并参与基础调控，从而以全新视角探索胰岛β细胞功能调控的可能机制，为糖尿病的治疗提供新的思路。

蛋白乙酰化作为转录后的修饰在基因表达调控、蛋白稳定性和信号转导中的作用日益受到重视。乙酰化修饰不仅调控组蛋白和转录因子的基因表达，而且通过影响酶蛋白功能调节代谢信号通路。最新研究提示组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)通过去乙酰化胞浆中的热休克蛋白90(Hsp90)，抑制Hsp90-糖皮质激素受体(GR)蛋白复合物的相互作用，减少GR向细胞核内转位，参与调节肝脏糖异生、神经元变性及肿瘤发生等重要代谢过程。胰岛对代谢调节起重要作用，因此蛋白乙酰化与胰岛功能的关系值得关注。我们发现多种去乙酰化酶在大鼠胰岛和MIN6细胞均有表达，去乙酰化酶抑制剂TSA能够显著促进胰岛素分泌，并改善地塞米松抑制的糖刺激的胰岛素分泌，靶向抑制HDAC6可以使HSP90发生乙酰化，从而破坏其分子伴侣的功能，阻止Hsp90-GR复合物相互作用。广谱去乙酰化酶抑制剂TSA与HDAC6特异性抑制剂均可以增加HSP90a的乙酰化。TSA和Tubacin对GR总蛋白的表达没有影响，靶向抑制HDAC6可以使HSP90发生乙酰化，从而破坏其分子伴侣的功能，阻止Hsp90-GR复合物相互作用，使糖皮质激素受体（GR）入核增加。本项目在细胞和整体水平，以免疫组化、RNA干扰、免疫共沉淀及激光共聚焦等技术明确了HDAC6-Hsp90-GR轴通路参与调控胰岛功能的机制，为改善胰岛细胞分泌功能的糖尿病治疗靶点提供理论基础。本课题完成了原计划的研究目标，研究内容无大的调整和变动。在原有的研究内容上增加了对CART和Tph1在胰岛细胞中的功能研究，CART（可卡因和苯基丙胺-调控的转录因子）和Tph1（色氨酸羟化酶1）是cAMP-PKA-CREB信号通路在胰岛细胞的靶点。同时进一步延伸明确了肿瘤代谢中肝内胆管细胞癌里S100A11通过SMAD2/3信号通路促进TGF-b1诱导的EMT。同时协助培养1名硕士研究生，2名博士研究生，已发表的论文共4篇，SCI收录 3篇（最高影响因子5.498分），核心期刊1篇。