TMOD1调节actin聚合影响胰岛素信号转导的分子机制

Under insulin stimulation, globular actin in muscle cells polymerize into cortical filamentous actin and form a bundling of actin below the plasma membrane, in order to recruit molecules for signal transduction, but its mechanism is still elusive. Tropomodulin 1 is an actin capping protein that regulates depolymerization and elongation of the pointed, slow growing end of actin filaments. Preliminary study showed that the expression of TMOD1 in diabetic mice model significantly increased. We therefore hypothesize that excessive TMOD1 may bind with G-actin, therefore destroy insulin-stimulated actin polymerization, inhibit the subsequent signaling transduction, GLUT4 translocation, glucose uptake, and ultimately lead to insulin resistance. In this work, we will investigate the role of TMOD1 in regulating actin polymerization and insulin signaling transduction on TMOD1 over expression stable rat L6 cellline, through kinds of modern technology such as immunoprecipitation, immunoblotting, immunofluorescence and RNAi. Furthermore, we will evaluate whether knockdown of TMOD1 would ameliorate the impaired insulin responsiveness provoked by hyperinsulinemia in L6 rat cells. The launching of this study will provide a new target for intervention of type II diabetes mellitus, which has an important theoretical significance and potential application value.

胰岛素刺激下，肌肉细胞的球形肌动蛋白（G-actin）聚合成纤维状肌动蛋白（F-actin）形成网状结构以实现信号分子的募集和信号转导，但其调节机制不详。原肌球调节蛋白1（TMOD1）是actin慢生长端的盖帽蛋白，参与actin的延伸和解聚。我们前期的研究结果显示TMOD1在胰岛素抵抗模型小鼠中表达明显升高，提示过多的TMOD1可能通过结合G-actin，破坏胰岛素刺激下F-actin的聚合，阻碍胰岛素信号转导、GLUT4转运及葡萄糖的吸收，最终导致胰岛素抵抗效应。在本课题中，我们采用稳定高表达TMOD1的大鼠L6细胞株，应用免疫沉淀、免疫荧光、免疫印迹、RNAi技术等生物学手段，阐明TMOD1调节actin聚合影响胰岛素信号转导的分子机理，并评估下调该基因纠正肌肉细胞胰岛素耐受的效果。本课题的开展为探索以胰岛素抵抗为特征的II型糖尿病的防治提供新靶点，具有重要的理论意义和应用价值。

胰岛素刺激下，肌肉细胞的球形肌动蛋白(G-actin)聚合成纤维状肌动蛋白(F-actin)形成网状结构以实现信号分子的募集和信号转导，但其调节机制不详。原肌球调节蛋白1 (TMOD1) 是actin慢生长端的盖帽蛋白，参与actin的延伸和解聚。在本课题中，我们采用稳定高表达和敲除TMOD1的大鼠L6细胞株，应用多种生物学手段，证实TMOD1蛋白的多寡可影响细胞中G-actin和F-actin的相对比例。在胰岛素刺激下，该蛋白可通过竞争性结合G-actin阻挠F-actin的聚合/重排，从而影响胰岛素信号的转导和下游葡萄糖转运分子在细胞膜的分布。其次，在胰岛素耐受的L6细胞上，TMOD1的表达有显著上升。以上结果显示了TMOD1在II型糖尿病中的一些重要作用，因此控制TMOD1在外周组织的表达对于以胰岛素信号转导障碍为主要特征的II型糖尿病可能会有一定的治疗作用。