PLoS One:TBC1D3蛋白将给Ⅱ型糖尿病治疗带来希望
2012-02-24 MedSci MedSci原创
来自华盛顿大学的研究人员近日发现了一种对胰岛素敏感的潜在调节子,众所周知,胰岛素是控制我们血糖水平的一种激素,新的研究发现将帮助科学家寻找到更好的治疗方法,针对因为不能自行调节血糖而引起的Ⅱ型糖尿病、肥胖以及其它健康问题。这项研究成果于2月13日刊登在了国际杂志PLoS One上。 Ⅱ型糖尿病病人身上的脂肪和肌肉细胞对胰岛素很有抗性,一般情况下,这些细胞促使病人从血液中摄取葡萄糖,研究者所研究的
来自华盛顿大学的研究人员近日发现了一种对胰岛素敏感的潜在调节子,众所周知,胰岛素是控制我们血糖水平的一种激素,新的研究发现将帮助科学家寻找到更好的治疗方法,针对因为不能自行调节血糖而引起的Ⅱ型糖尿病、肥胖以及其它健康问题。这项研究成果于2月13日刊登在了国际杂志PLoS One上。
Ⅱ型糖尿病病人身上的脂肪和肌肉细胞对胰岛素很有抗性,一般情况下,这些细胞促使病人从血液中摄取葡萄糖,研究者所研究的蛋白-TBC1D3,控制着胰岛素途径,因此这些细胞可以摄取葡萄糖,TBC1D3这种蛋白只在人类和其它特定的灵长类中发现。这项研究的参与者Philip Stahl博士表示,当细胞产生足够多的TBC1D3蛋白时,将会对胰岛素有较强的效应,我们发现TBC1D3可以明显减弱胰岛素受体依赖信号分子的活力,这将会使得这些细胞(脂肪和肌肉细胞)对胰岛素产生强烈的反应。Stahl表示,G蛋白可以从激素那里转换信号,就像胰岛素给细胞产生特殊的行为一样,他对TBC1D3蛋白很感兴趣,部分原因是因为这种蛋白质可以结合一些G蛋白。
在这项研究中,Stahl和他的同事们通过研究发现,高水平的TBC1D3可以阻碍一个反馈环路,这个反馈环路可以抑制胰岛素信号通过细胞膜转化为细胞的受体。Stahl又表示,我们都知道,在生物学中存在一系列的调节路径,为了确定信号通路的稳定存在,就必须有确定的因子来追寻到原始的信号分子,通过开关此信号分子就可以控制整个信号通路。更多被激活的TBC1D3蛋白可以阻止反馈环路过程,保持胰岛素的信号通路的持续开启。Stahl和他的同事们后期又追踪了TBC1D3和一系列对细胞功能起重要作用的蛋白质之间的效应,这些蛋白质包括营养摄取蛋白、细胞生长蛋白、增殖蛋白和老化蛋白。Stahl表示,他们后期发现了TBC1D3蛋白可以激活一种称为PP2A的蛋白质,当编码此蛋白的基因被敲除掉之后,果蝇的寿命便会缩短,由此可以证明TBC1D3蛋白有可能也会影响细胞的衰老过程。
研究者现在研究的重点是寻找调节激活TBC1D3蛋白的影响因子,其中一项影响有可能是TBC1D3基因在人体DNA中的拷贝数量。在人类身上,TBC1D3基因是一个主要的重叠基因,在一个单独DNA中可以以5-50倍出现在任何地方,科学家计划将高拷贝基因的细胞和一些低拷贝基因的细胞进行对比,来观察是否拷贝的数量和细胞对胰岛素反应的改变是否有关系。
doi:10.1371/journal.pone.0031225
TBC1D3, a Hominoid-Specific Gene, Delays IRS-1 Degradation and Promotes Insulin Signaling by Modulating p70 S6 Kinase Activity
Marisa J. Wainszelbaum1#¤, Jialu Liu1#, Chen Kong1, Priya Srikanth1, Dmitri Samovski1, Xiong Su1,2*, Philip D. Stahl1*
Insulin/IGF-1 signaling plays a pivotal role in the regulation of cellular homeostasis through its control of glucose metabolism as well as due to its effects on cell proliferation. Aberrant regulation of insulin signaling has been repeatedly implicated in uncontrolled cell growth and malignant transformations. TBC1D3 is a hominoid specific gene previously identified as an oncogene in breast and prostate cancers. Our efforts to identify the molecular mechanisms of TBC1D3-induced oncogenesis revealed the role of TBC1D3 in insulin/IGF-1 signaling pathway. We document here that TBC1D3 intensifies insulin/IGF-1-induced signal transduction through intricate, yet elegant fine-tuning of signaling mechanisms. We show that TBC1D3 expression substantially delayed ubiquitination and degradation of insulin receptor substrate-1 (IRS-1). This effect is achieved through suppression of serine phosphorylation at S636/639, S307 and S312 of IRS-1, which are key phosphorylation sites required for IRS-1 degradation. Furthermore, we report that the effect of TBC1D3 on IRS-1:S636/639 phosphorylation is mediated through TBC1D3-induced activation of protein phosphatase 2A (PP2A), followed by suppression of T389 phosphorylation on p70 S6 kinase (S6K). TBC1D3 specifically interacts with PP2A regulatory subunit B56γ, indicating that TBC1D3 and PP2A B56γ operate jointly to promote S6K:T389 dephosphorylation. These findings suggest that TBC1D3 plays an unanticipated and potentially unique role in the fine-tuning of insulin/IGF-1 signaling, while providing novel insights into the regulation of tumorigenesis by a hominoid-specific protein.
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