长非编码RNA TUG1在宫内发育迟缓介导2型糖尿病胰岛功能损伤中的机制研究

Many epidemiological studies have linked intrauterine growth retardation (IUGR) to type 2 diabetes mellitus(T2DM) during adult life, but the molecular mechanisms responsible for the changes are not elucidated. Recent studies have shown that long non-coding RNAs (LncRNAs) play important role in IUGR, islet dsfunction and diabetes mellitus. Our previous work showed that the expression of Taurine Upregulated Gene 1(TUG1) was significantly downregulated in the islet of IUGR mice by RNA sequencing and significantly higher in the mice pancreas than in other tissues. Interference of TUG1 could inhibit GSIS function and promote apoptosis of islet beta cell. With RNA immunoprecipitation(RIP)，we found that TUG1 could bind to EZH2. Moreover, we found that Hes1 might be target gene of TUG1 by RNA sequencing and bioinformatics analysis. Thus, it is hypothesized that TUG1 is involved in islet dysfunction and diabetes development in IUGR mice and these effects may be mediated by silencing Hes1 transcription by binding TUG1 to EZH2. Therefore, in this study, we will choose IUGR mice and db/db mice as animal models and use glucose tolerance test, RNA sequencing, real time PCR, Western blot, RIP, chromatin immunoprecipitation(CHIP) et.al to verify the effect of TUG1 on mice islet function in vivo and in vitro and to explore the mechanisms of it furtherly. This work will help to enrich the theory of IUGR induced islet dysfunction and T2DM.

宫内发育迟缓(IUGR)是导致2型糖尿病(T2DM)的重要因素，但其机制不明确。新近文献报道，长非编码RNA(LncRNA)在IUGR、胰岛功能损伤及糖尿病的发生中起重要作用。本课题组通过RNA测序技术发现TUG1在IUGR小鼠胰岛中的表达显著性下调，且高表达于正常小鼠胰腺组织；在细胞水平，干扰TUG1导致胰岛素的分泌减少及细胞凋亡增加；通过RIP技术证明TUG1可以结合EZH2，RNA测序及生物信息学分析发现Hes1可能为TUG1的下游靶基因。我们提出假说：TUG1可以通过结合EZH2，介导Hes1转录沉默，调控胰岛细胞功能。本课题组通过体内、体外模型、大数据分析、糖耐量实验、RNA干扰、RIP技术、CHIP技术等手段，多角度探讨TUG1在IUGR导致胰岛功能损伤发生中的作用。从TUG1这个新视点为探讨IUGR介导T2DM胰岛功能损伤的发生机制奠定基础。

研究背景：宫内发育迟缓（IUGR）与2型糖尿病密切相关。长链非编码RNA（lncRNA）表达异常与小鼠胰岛β细胞功能相关，本研究主要探讨Tug1在IUGR介导胰岛功能损伤中的作用及机制。研究内容：研究IUGR鼠胰岛发育及胰岛功能改变。通过RNA测序寻找正常与IUGR新生小鼠胰腺内差异表达的LncRNA。检测小鼠胰岛中Tug1的表达及胰岛素分泌相关因子的表达。特异性下调Tug1后检测MIN6细胞的增殖、凋亡以及胰岛素分泌的情况，探讨Tug1调控胰岛β细胞功能的作用机制；在活体水平，通过小干扰RNA及特异性过表达序列的方法，探究Tug1对IUGR小鼠胰岛功能的调控作用。并初步探讨了IUGR孕鼠胰岛功能及相关长链的改变。重要结果及关键数据： 1.新生IUGR小鼠体重明显降低，胰岛体积减小、血胰岛素水平减少、糖耐量异常；2. RNA测序结果显示正常与IUGR新生小鼠胰腺内存在294条差异明显的LncRNA，且有许多位于生长发育及功能相关的重要通路上；3. Tug1主要位于小鼠的胰岛细胞中，其表达受糖浓度调控，在IUGR小鼠及db/db小鼠胰岛细胞中表达下调。4. 在体外干扰Tug1后，细胞活性下降、凋亡增加、胰岛素及其分泌相关因子表达量下调。在正常c57小鼠体内干扰Tug1表达后，IPGTT实验结果提示小鼠糖耐量异常，胰岛素分泌减少，胰岛素分泌相关因子表达减弱；在IUGR小鼠体内过表达Tug1后，小鼠血糖水平稍有恢复，胰岛素分泌增加，胰岛素分泌相关因子表达增强；5.Tug1定位于细胞核，在MIN6细胞中Tug1通过绑定EZH2调控Notch通路中关键转录因子Hes1的表达，进而影响胰岛素的合成；6. lncRNA Meg3和lincpint在维持胰岛β细胞功能中也起重要作用。7. RNA测序显示妊娠中晚期正常及IUGR雌鼠胰岛细胞内存在1007条差异明显的LncRNA，且有许多位于生长发育及功能相关的重要通路上。科学意义：IUGR是介导T2DM胰岛功能损伤的重要因素，长非编码RNA TUG1/Meg3/lincpint参与IUGR介导T2DM胰岛功能损伤的过程。Tug1下调可通过解绑EZH2促进Hes1的表达，影响胰岛素的合成分泌。本研究丰富了IUGR导致T2DM的发病理论，最终为减少胰岛β细胞功能损伤、指导临床T2DM治疗提供理论依据。