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Mark4,即Par-1d/MarkL1,是MAP/微管亲和力调控激酶超家族(MARKs)成员。MARKs激酶家族包括四个成员即Par-1c/Markl, Par-1b/Mark2/Emk, Par-1a/Mark3/C-TAK1,和Par-1d/MARK4/KarkL1。MARKs可在神经系统中调控微管结合蛋白MAP tau,通过从微管上解离tau而调节细胞微管网络的稳定性。另外,MARKs在哺乳动物细胞极性调控中也发挥着重要作用。AMP活化蛋白激酶AMPK在动物机体葡萄糖和能量平衡代谢调控中发挥重要作用。近年来研究表明,作为AMPK关联激酶家族(AMPK-RK)的MARKs除了具有调控微管稳定性和细胞极性的功能外,在生殖,免疫系统平衡以及机体能量平衡方面也发挥着重要的调控作用。例如,Mark2和Mark3在肥胖引起的脂肪肝发生和机体葡萄糖平衡中发挥着重要的调控作用。然而,作为AMPK关联激酶Mark4在动物机体内的生理代谢功能还不清楚。本研究通过构建Mark4基因全身敲缺鼠模型(Mark4null mice),首次系统研究了Mark4在机体能量代谢和葡萄糖平衡中的重要生理调节功能,为今后开辟肥胖和Ⅱ型糖尿病新的药物治疗提供了理论依据。通过研究获得以下结果：1.研究Mark4对高脂诱导下肥胖发生和胰岛素敏感性的影响。Mark4可负调控机体能量平衡和胰岛索敏感性。在高脂诱导条件下,Mark4-/-敲除鼠体增重显著低于野生型对照鼠,其体脂含量(Fat mass)、血液胆固醇和甘油三酯水平均明显低于对照组。同时Mark4-/-敲除鼠表现出增强的胰岛素敏感性(ITT),其葡萄糖耐受性显著提高(OGTT),同时Mark4-/-敲除鼠血液中胰岛素含量水平也显著低于野生型对照鼠。2.研究Mark4对机体能量代谢率的影响。Mark4负调控机体能量代谢率和脂肪分解代谢效率。Mark4-/-敲除鼠在高脂诱导和基础代谢状态下(饥饿)均表现出显著增强的能量消耗率(EE)和肌肉活动量,机体代谢率(MR)较野生型对照组明显提高。同时Mark4-/-敲除鼠在高脂诱导和基础代谢状态下均表现出显著减少的呼吸商值(RQ),体内脂肪分解利用效率显著提高。3.研究Mark4对棕色脂肪组织产热功能的影响。Mark4抑制棕色脂肪组织(BAT)中UCP1和PGC-la的表达水平。Mark4-/-敲除鼠BAT中UCP1和PGC-la mRNA水平显著高于野生型对照组,棕色脂肪组织中脂肪沉积水平明显降低。4.研究Mark4对机体能量代谢和胰岛素信号通路的影响。Mark4负调控机体能量代谢和胰岛素信号通路。Mark4可显著抑制机体各胰岛素敏感组织(脂肪、肝脏、肌肉和心脏)AMPK的表达和磷酸化水平以及上述组织中AKT磷酸化水平。在3T3-L1脂肪细胞中Mark4超表达可明显抑制胰岛素下游信号分子AKT/mTOR的活化。5.探讨Mark4对脂代谢和脂肪细胞凋亡的影响。Mark4可促进脂肪合成代谢以及脂肪细胞凋亡的发生。Mark4超表达可显著促进3T3-L1脂肪细胞转录因子SREBP-1c和生脂基因FAS的表达,同时下调转录因子PPAR-y和脂肪分解酶ATGL; Mark4超表达可显著增加3T3-L1脂肪细胞JNK1的磷酸化水平,并上调JNK1介导的细胞凋亡通路关键分子Bax的表达,同时显著抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达以及促进凋亡蛋白Caspase3的降解活化