胰岛素抵抗中糖基化修饰与骨骼肌稳态的机制研究

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1、博士学位论文胰岛素抵抗中糖基化修饰与骨骼肌稳态的机制研究学位申请人：王逊指导教师：刘健康教授学科名称：生物学2016年4月TheO-GlcNAcylationandSkeletalMuscleHomoeostasisinInsulinResistanceAdissertationsubmittedtoXi’anJiaotongUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofNaturalScienceByXunWa

2、ngSupervisor:Prof.JiankangLiuBiologyApril2016摘要*论文题目：胰岛素抵抗中糖基化修饰与骨骼肌稳态的机制研究学科名称：生物学学位申请人：王逊指导教师：刘健康教授摘要研究背景：O-(连接)-N-乙酰葡糖胺糖基化修饰(O-GlcNAcylation)是一种蛋白质转录后修饰，通过修饰核蛋白、胞质蛋白和线粒体蛋白的丝氨酸和苏氨酸，进而改变蛋白的功能和稳定性。其中，N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(OGT)和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(OGA)通过维持糖基化修饰的平衡，保持生物个体活

3、性。骨骼肌功能失调，主要包括肌肉再生障碍和糖代谢异常，通常伴随糖基化修饰异常，骨骼肌作为高耗能器官，线粒体作为细胞的能量供应站，为骨骼肌提供所需能量，所以线粒体的功能对于骨骼肌功能起重要作用，但糖基化修饰如何调节线粒体代谢和骨骼肌功能，其机制尚不明确。研究目的：1.研究高脂饲喂诱导胰岛素抵抗小鼠和db/db糖尿病小鼠骨骼肌的糖基化修饰和线粒体功能变化。2.研究OGA对小鼠成肌细胞和肌管细胞线粒体功能的影响。3.研究OGA对小鼠成肌分化和肌管细胞胰岛素敏感性的影响。主要结果：此研究中，C57BL/6J小鼠

4、高脂饲喂4个月和db/db小鼠正常饲喂2个月后，发现：骨骼肌中OGA含量下降，同时骨骼肌总蛋白和线粒体蛋白糖基化水平上升，PGC-1α含量下降，线粒体功能障碍。C2C12成肌细胞中，OGA敲低后导致PGC-1α降解，导致线粒体生物合成和成肌分化异常，但OGT敲低和OGA过表达对于成肌分化无明显作用。此外，在C2C12成肌细胞和肌管细胞中，OGA敲低增加线粒体蛋白糖基化修饰水平，诱发线粒体功能障碍，导致胞内ATP含量下降、ROS含量上升、脂质过氧化水平上升和蛋白羰基化水平上升。C2C12肌管细胞中，OGA

5、敲低、OGA抑制剂PUGNAc或OGT底物D-GlcNAc均可抑制细胞的胰岛素信号通路的传导，引起胰岛素抵抗，降低肌管细胞的葡萄糖摄取能力。尽管OGA过表达对胰岛素信号通路无明显作用，但OGA过表达能缓解D-GlcNAc诱发的胰岛素信号通路的异常。*国家重点基础研究发展计划(2015CB553602和2014CB548200);国家自然科学基金（81571050和31570777）；天津市科技支撑计划重点项目(12JCZDJC34400)；天津市教育委员会科技发展重点项目(20112D05)；天津市重点

6、实验室和技术平台项目(10SYSYJC28400)I西安交通大学博士学位论文结论：本研究中，OGA可通过调节PGC-1α和线粒体蛋白糖基化修饰水平，进而影响线粒体功能，所以，OGA是骨骼肌成肌分化和胰岛素敏感性的关键分子，可能成为预防胰岛素抵抗的重要靶点。关键词：糖基化修饰；N-乙酰氨基葡萄糖苷酶；线粒体功能障碍；过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子1α论文类型：应用基础IIABSTRACT†Title:TheO-GlcNAcylationandSkeletalMuscleHomoeostasisin

7、InsulinResistanceDiscipline:BiologyApplicant:XunWangSupervisor:Prof.JiankangLiuABSTRACTBackgroundO-Linkedβ-N-acetylglucosaminylation(O-GlcNAcylation),apost-translationalmodification,changesproteinsfunctionandstabilitythroughmodifyingnuclear,cytoplasmican

8、dmitochondrialproteinsonserineandthreonineresidues.O-GlcNActransferase(OGT)andO-GlcNAcase(OGA)maintaintheO-GlcNAcylationbalancetokeeporganismsactive.Skeletalmuscledisordersmainlyincludingregenerationdisorderandglucosemetab