铜离子催化胰岛素受体激酶域酪氨酸硝化及黄酮的作用研究

发布时间：2020-06-09 13:50

【摘要】：胰岛素受体(Insulin Receptor,IR)在胰岛素发挥其降血糖生理功能的过程中扮演着重要的角色。胰岛素与位于细胞上的胰岛素受体结合时,会引起胰岛素受体构象的转变以及引起胰岛素受体酪氨酸磷酸化修饰,进而激发一系列下游信号通路,最终使胰岛素可以发挥其功能。胰岛素受体β亚基上的1158,1162和1163位酪氨酸(Tyr~(1158/1162/1163))磷酸化修饰决定其酪氨酸激酶的活性;当此部位的酪氨酸磷酸化受阻时,则极大的影响了胰岛素信号的传导,造成胰岛素抵抗。酪氨酸同时是一种容易发生硝化修饰的氨基酸。铜离子可以介导体内产生活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)和活性氮(Reactive Nitrogen Species,RNS)等,进而诱导蛋白质酪氨酸发生硝化修饰。研究表明,在二型糖尿病(Type 2 diabetes,T2D)患者体内发现游离铜离子含量显著升高并且伴随有胰岛素受体酪氨酸硝化的现象。蛋白质硝化和磷酸化是一种竞争反应。由此,铜离子和蛋白质酪氨酸硝化可能在二型糖尿病胰岛素抵抗中扮演着重要的角色。为了证明这个假设,我们选取了胰岛素受体β亚基酪氨酸激酶域中与胰岛素信号传导密切相关的片段(1126-1165)KK-1进行研究,结果表明铜离子与KK-1发生结合形成复合物,并且在过氧化氢与亚硝酸盐同时存在的条件下可以介导KK-1酪氨酸发生硝化修饰,当KK-1经过硝化修饰后会阻碍其发生磷酸化修饰。由于黄酮具有良好的抗氧化活性、自由基清除能力以及络合铜离子的能力,因此可以用来治疗二型糖尿病;在过渡金属离子存在的条件下,黄酮也可以表现出促氧化的性质。我们选取了五种黄酮:木犀草素(Luteolin)、山奈酚(Kaempferol)、芹菜素(Apigenin)、香叶木素(Diosmetin)和染料木素(Genistein)来研究它们在铜离子介导的胰岛素抵抗中发挥的作用,结果表明,40?M的黄酮可以完全抑制铜离子诱导的KK-1酪氨酸硝化,但是并不能恢复其磷酸化修饰。尽管40?M的黄酮可以完全抑制Cu~(2+)/H_2O_2/NaNO_2体系介导的KK-1酪氨酸硝化,但是不能完全抑制Cu~(2+)/H_2O_2体系诱导产生的羟基自由基(·OH),羟基自由基(·OH)可以氧化酪氨酸形成酪氨酸自由基(·Tyr),进而产生双酪氨酸。这一过程一方面抑制Cu~(2+)/H_2O_2/NaNO_2体系介导的KK-1酪氨酸硝化,另一方面也阻碍了KK-1发生磷酸化修饰。我们的研究给出了铜离子、蛋白质酪氨酸硝化与胰岛素抵抗之间的关系,并且揭示了黄酮的抗氧化性与促氧化性在铜离子介导的胰岛素受体功能紊乱中发挥的作用。
【图文】：

硝基酪氨酸,蛋白质翻译,硝基,酪氨酸

1.5 蛋白质酪氨酸硝化蛋白质酪氨酸硝化是一种蛋白质翻译后修饰，是指在酪氨酸羟基邻位引入硝基形成3-硝基酪氨酸。如图1.3，蛋白质酪氨酸硝化是由自由基介导的蛋白质翻译后修饰，硝化的蛋白质酪氨酸经常出现在一些病理条件下，比如神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病等病人体内都能够发现3-硝基酪氨酸的存在，因此3-硝基酪氨酸经常被作为一些疾病的病理标志[25-27]。图1.3 蛋白质酪氨酸硝化修饰1.5.1 蛋白质酪氨酸硝化对蛋白质结构与功能的影响由于蛋白质酪氨酸硝化是在酪氨酸酚羟基引入一个吸电子基团-硝基，因此可能会对蛋白质的结构和功能产生一定的影响(图1.4)，这些影响可以概括为三点：（1）对蛋白质的功能没有任何影响；（2）失去部分功能；（3）增强某些功能[28]。Gole等人[29]发现，转铁蛋白在发生硝化修饰之后，对其功能没有任何影响。有研究表明，当MnSOD和谷胱甘肽还原酶经过硝化修饰后，会导致其失活[30, 31]。Andrew等人[32]发现

过氧亚硝酸盐,途径,自由基,过氧亚硝酸

·-）反应得到[34]。过氧亚硝酸盐的氧化性极强，造成蛋白质酪氨酸硝化的途径如图1.5所示[35]，，亚硝酸盐在适当的条件下可以转变成为过氧亚硝酸（pKa=6.8），它们可以迅速氧化过渡金属或者生物大分子，而自己转变成为二氧化氮自由基（NO2 ）和亚硝酸盐（NO2-）；过氧亚硝酸自身也可以分解产生二氧化氮自由基（NO2 ）和羟基自由基（ OH）；另外，在CO2的参与下，过氧亚硝酸盐可以产生二氧化氮自由基（NO2 ）和碳酸根自由基（CO3- ）。通过以上三种途径ONOO-造成蛋白质酪氨酸硝化。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ460.1

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