解偶联蛋白预防肥胖、糖尿病的作用与机制.pdf

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1、第34卷总第91期西北民族大学学报(自然科学版)Vo1．34，No．32013年9月JournalofNo~hwestUniversityforNationalities(NaturalScience)Sep，2013解偶联蛋白预防肥胖、糖尿病的作用与机制王潇乐，张银霞2，王志凡，陈旺盛2，梁琪(1．甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070；2．西北民族大学医学院，甘肃兰州730030)[摘要】解偶联蛋白(UCPs，uncouplingproteins)y~-类线粒体内膜上的载体，属于线粒体载体超家族，可以将H从线粒体内膜渗漏

2、到线粒体基质中，减少ATP的合成并产生热能．了解UCPs的生理作用及调控机制可为肥胖和糖尿病的治疗提供一种新途径．[关键词]解偶联蛋白；肥胖；糖尿病[中图分类号]Q71[文献标识码】A[文章编号]1009—2102(2013)03—0061—0420世纪70～9O年代，美国和法国一些科学家先后发现在线粒体内膜上，一些蛋白质扮演了解偶联剂的作用，被命名为解偶联蛋白(Uncouplingproteins，UCPs)n】．它是一种存在于细胞线粒体内膜上的蛋白质，作为线粒体内膜的质子载体，UCP可将内膜外侧的H运回内膜内侧，降低物质氧化过程与H形

3、成的膜两侧电化学梯度，使氧化过程与磷酸化过程解偶联，ATP生成减少，产热增多，增加能量消耗，体质量下降，促进机体尤其是脂肪细胞中的能量消耗J．随后许多研究证实UCPs对机体的体质量、热量调节、能量平衡及炎症刺激反应具有重要作用，并与血糖升高、胰岛素抵抗及肥胖等代谢性疾病的发生发展有密切关系．1UCPs家族UCPs家族的共同特征是每个单体均由100个氨基酸序列组成U型跨膜单位，每三个单位的重复序列不同组成各类UCPs单体，每个单体都有6个a一螺旋组成的穿膜结构域，且每个结构域均有线粒体载体信号基序．UCPs的功能单位是二聚体，其氨基酸排列顺

4、序在各物种间有高度同源性，提示它的生理作用很重要J．在哺乳动物体内先后发现了五种形式的解偶联蛋白，分别为UCP1、UCP2、UCP3、UCP4和UCP5．UCP1含9kb转录区，6个外显子，全长13kb，定位于4号染色体q31上．UCP2含6个编码外显子，2个非编码外显子，7个内含子，全长8．7kb，定位于人类11号染色体q13上；UCP3全长8．5kb，至少7个外显子，产生2个转录产物，与UCP2相隔6000bp，定位于11号染色体；UCP3分短型(UCP3S)和长型(UCP3L)两种类型，UCP3短型是由于C端外显子7缺乏．UCP4、

5、UCP5的基因结构，生理功能目前报道较少[4-sJ．UCP1在棕色脂肪组织中表达较高，另有报道发现其在小鼠雄性生殖道平滑肌、雌性子宫纵向平滑肌细胞及消化道中也有表达．UCP2基因在人和啮齿类动物大多数组织中广泛分布，如白色脂肪组织(whiteadiposetissue，wAT)、肌肉、心、肺、肾和淋巴细胞等，但在棕色脂肪组织(brownadiposetissue，BAT)中含量较低．UCP3基因主要在骨骼肌、棕色脂肪组织中表达．UCP4定位于人线粒体6p12一q12，[收稿日期]2013—08—10’[通讯作者]*[作者简介]王潇乐(19

6、82——)，男，甘肃静宁人，硕士，主要从事进出口食品检验监管方面的研究一61—主要在大鼠脂肪组织中表达．UCP5在人和小鼠的脑与睾丸中含量相对较高]2生理功能UCP1的主要功能是使线粒体氧化呼吸链解偶联，因其主要表达在棕色脂肪细胞的线粒体内，而啮齿类动物的能量消耗主要通过棕色脂肪组织的产热功能来实现，且UCP1与ADP／ATP载体具有同源性，故可认为UCP1在产生热量、平衡体温等方面有重要调节功能．有研究报道，在寒冷环境中剔除小鼠的UCP1基因，则其无法维持正常体温．UCP1上还有视黄酸受体、PPAPY及甲状腺激素受体的结合位点，使UCP

7、1能发挥介导适应性产热、控制能量稳态的作用，曾一度被称为“32000蛋白‘核苷酸结合蛋白’产热素”"j．此外，UCP1还可控制活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)种类的产生，在预防肥胖和糖尿病中也有积极作用．UCP2在wAT中有高表达，在BAT中含量较低，即主要表达在参与能量代谢和脂肪的组织中，基因定位在高胰岛素血症和肥胖显示连环遗传的染色体区】，通过介导线粒体质子漏及改变ROS，将质子驱动中贮存的能量以热能形式释放，同时控制脂毒性并减少氧化损害，从而控制ATP的合成，缓解脂肪酸氧化和脂质的累积程度，在生热、能量代

8、谢和肥胖中发挥主要作用】．此外，UCP2在调节大脑功能、抑制细胞死亡方面也起着重要作用H⋯．很多研究反复证实，UCP2是一种节俭基因，参与机体的葡萄糖和脂肪代谢过程，在控制代谢效率、预防和改善