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本论文对RNA腺苷脱氨酶ADAR2在胰岛β细胞中的调控与功能进行了研究,同时也探索了PIAS蛋白在核受体LXRs转录激活中的调控作用。
由RNA腺苷脱氨酶ADAR1和ADAR2介导催化的A-至-I RNA编辑,是一种基于RNA水平、对遗传信息进行重新编码的表观遗传学调节机制,在基因表达及其功能调控中起着重要作用,特别是在动物中枢神经系统中不可或缺。然而迄今对于这一领域的研究主要集中在脑神经系统中,而对于A-至-I RNA编辑在外周组织或是其他生物学过程的调控和功能却知之甚少。
本文针对A-至-I RNA编辑在胰岛β细胞中的未知生理学功能进行的探索研究发现,ADAR2介导的RNA编辑与糖脂代谢平衡密切相关。在高脂饮食诱导能量过剩的肥胖小鼠或饥饿状况下,胰岛中的ADAR2表达及其编辑活性早相反的变化。此外,在体外INS-1β细胞中,高葡萄糖诱导ADAR2基因表达和RNA编辑活性显著上调。这些结果表明,ADAR2所介导的RNA编辑受到营养和能量代谢状况的调控,并且特异发生于胰岛β细胞中,提示A-至-I RNA编辑极有可能参与胰岛β细胞的功能调控。
本研究利用RNA干扰(RNAi)技术特异性地降低ADAR2的表达可以显著抑制INS-1β细胞系和体外分离的小鼠胰岛在葡萄糖诱导下的胰岛素分泌。此外,抑制ADAR2可以同时削弱葡萄糖诱导的ATP敏感型钾离子通道依赖的和不依赖的胰岛素分泌通路。相反,不论是IBMX增强的胰岛素分泌还足精氨酸诱导的胰岛素分泌都不受影响。这些暗示了ADAR2的缺失导致β细胞特异性的对葡萄糖调控功能异常,而这正是2型糖尿病β细胞功能异常的重要特征。
综上所述,本研究揭示了迄今从未报道过的腺苷脱氨酶AOAR2在β细胞能量诱导的胰岛素分泌中的重要调控作用。
核受体LXRs在各代谢过程中的中心调控作用已经得到广泛深入的研究,然而对于LXRs转录激活的调控机制至今仍不清楚。在这里,揭示了PIAS1和PIAS3蛋白可抑制核受体LXRs的转录激活。研究发现,PIAS1和PIAS3蛋白在细胞内部能与核受体LXRs结合,核受体LXRs蛋白的C端介导LXRs结合到PIAS1和PIAS3蛋白上。此外,LXRβ在细胞内能被SUMO1修饰,并且PIAS1蛋白可以作为SUMO E3催化酶促进LXR β的SUMO1修饰。更为重要的是,荧光素酶活性报告实验显示PIAS1和PIAS3蛋白可以抑制LXRs介导的转录激活。突变核受体LXRs上所有已知的SUMO修饰位点并不影响PIAS1和PIAS3对LXRs转录激活的抑制作用。
综上所述,本研究结果表明,PIAS1和PIAS3蛋白可抑制核受体LXRs的转录激活,并且PIAS蛋白对核受体LXRs转录激活的调节作用是不依赖LXRs的SUMO化修饰。