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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。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。