Rab10和Rab14在胰岛素调节的GLUT4转运过程中的作用机制研究

胰岛素调节的GLUT4转运是机体血糖平衡调控的重要环节，但胰岛素如何在分子水平上调控GLUT4转运目前还很不清楚。Rab蛋白是此过程的重要参与者，但具体是哪个或哪些Rab蛋白参与，目前还有很多争论。本研究正是以解决此重要的科学问题为着眼点。通过初筛，锁定Rab10和Rab14是最有可能参与GLUT4储存囊泡与细胞膜融合过程的关键Rab蛋白，然后以它们为研究对象，分别在分子水平上，研究它们与AS160蛋白的相互作用并筛选新的结合蛋白，以阐明其分子作用机制；在细胞水平上，研究它们在胰岛素调节的GLUT4转运过程中的作用，并确定其调控的关键步骤；最后在动物水平上，利用基因敲除小鼠研究它们对血糖平衡调控的作用，揭示其生理功能。通过这一系列的研究，可以系统地回答在胰岛素调节的GLUT4上膜过程中起关键作用的是哪个Rab蛋白并阐明其作用机制，进而进一步揭示胰岛素信号通路和GLUT4的转运机制。

本项目圆满完成了原计划既定任务，达到了预期目标。取得的成果相继发表在Journal of Cell Biology、Journal of Proteome Research、Biochemical Journal、Protein Cell等国际知名杂志，共发表SCI论文4篇，其中影响因子>5.0的3篇，另有1篇论文正在投稿，这些研究结果属于本领域中的重要创新性发现。. 具体来讲我们取得了如下的研究结果。. 第一、我们系统地研究了参与GLUT4转运调控的Rab蛋白，重点研究了调控GLUT4囊泡转运上膜的Rab蛋白。我们采用双色全内反射荧光显微镜（Dual-colour total internal reflection fluorescence microscope）和一种新型分子探针IRAP-pHluorin联用技术，研究发现Rab10直接参与调控GLUT4囊泡转运和在细胞膜上的锚定过程。Rab14调控GLUT4囊泡经过含有转铁蛋白受体（TfR, transferrin receptor）的内涵体系统转运上膜，而Rab4A、Rab4B和Rab8A经过内涵体系统回收GLUT4。Myosin-Va通过与Rab10相互作用，参与调控GLUT4囊泡与细胞膜最后的融合过程。所以，在GLUT4转运过程中有多种Rab蛋白参与，Rab10和Myosin-Va协同作用调控胰岛素刺激的GLUT4囊泡转运上膜的最后步骤。. 第二、我们系统地研究了一个新蛋白HID-1的功能，国际上首次报道HID-1定位于高尔基体，并且在线虫上揭示它参与致密核心囊泡的早期成熟过程；并且我们在国际上率先获得了胰岛beta细胞特异性敲除hid-1基因的小鼠，研究发现HID-1蛋白影响胰岛素的剪切过程，并阐明了其分子机制是HID-1通过与AP3相互作用阻止致密核心囊泡货物蛋白的减少。. 第三、我们建立了一种在蛋白质组水平上筛选泛素连接酶E3的底物蛋白的新研究策略，并利用此方法系统地研究了LNX家族四个E3成员的底物蛋白，发现了一系列新的LNX E3的潜在底物，详细阐明了其底物识别机制，最后在哺乳动物细胞水平上验证了LNX1的两个新底物蛋白。