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

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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(Tyr1158/1162/1163)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Cu2+/H2O2/NaNO2体系介导的KK-1酪氨酸硝化,但是不能完全抑制Cu2+/H2O2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Cu2+/H2O2/NaNO2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。
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