MPC全稱為線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運載體,是位于哺乳動物線粒體膜上的一種復(fù)合蛋白,由MPC1和MPC2兩個亞基組成,主要負(fù)責(zé)將丙酮酸從基質(zhì)轉(zhuǎn)運到線粒體膜內(nèi),在機體整個能量代謝路徑中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由于缺乏MPC1和MPC2具有胚胎致死性,所以無法構(gòu)建基因敲除純合鼠。常通過雜合子或組織特異性敲除手段來研究MPC的生物學(xué)功能。本研究利用CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建了 MPC1雜合子小鼠模型。通過研究該模型在能量代謝表型上的變化,并借助組學(xué)技術(shù)和qPCR與Western blot技術(shù)探索MPC1受損后能量補償?shù)姆肿诱{(diào)控機理,為進一步探究MPC1在能量代謝過程中的作用提供科學(xué)依據(jù)。(1)通過CRISPR/Cas9技術(shù),成功構(gòu)建了可以穩(wěn)定遺傳的理想小鼠模型。Western blot鑒定表明該小鼠模型的MPC1蛋白表達量顯著降低60%。(2)對獲得的MPC1+/-小鼠進行了為期24周的喂養(yǎng)實驗,對其能量代謝表型研究發(fā)現(xiàn),小鼠體重和活動量降低,糖異生能力減弱,脂肪積累減少;在受到饑餓和寒冷刺激時,棕色脂肪活性降低且脂質(zhì)分解能力增強。而給予高脂飲食后,MPCl+/-小鼠恢復(fù)到正常小鼠的代謝水平。以上結(jié)果說明,為了補償MPC1受損造成的能量代謝不足,MPC1+/-小鼠采用脂肪類物質(zhì)代替糖類物質(zhì)為機體提供能量。(3)肝臟是體內(nèi)進行糖脂代謝的重要器官。為了進一步探究MPC1+/-小鼠能量代謝途徑變化的分子機制,對MPC1+/-小鼠肝臟進行蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析。兩個組學(xué)結(jié)果揭示的能量代謝通路變化趨勢一致,MPC1+/-小鼠肝臟脂質(zhì)氧化分解能力增強,合成分化能力減弱。該結(jié)果進一步證實了表型研究中的發(fā)現(xiàn)。(4)表型研究發(fā)現(xiàn)MPC1+/-小鼠脂肪積累顯著減少,進一步選取白色脂肪和棕色脂肪組織進行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析。結(jié)果顯示,兩類脂肪組織在轉(zhuǎn)錄組學(xué)中的能量代謝通路變化趨勢一致,主要表現(xiàn)在MPC1+-小鼠脂質(zhì)氧化能力增強,合成分化能力減弱。該結(jié)果與肝臟組織的組學(xué)分析結(jié)果相一致。(5)本研究通過qPCR和Western-blot方法探究了 MPC1+/-小鼠能量調(diào)控分子機理。當(dāng)MPC1蛋白活性減弱時,通過抑制PPARγ、SREBP-1C和C/EBPs信號通路,進而下調(diào)脂肪合成相關(guān)酶類:ATP檸檬酸裂解酶(ALCY),脂肪酸合成酶(FASN)和乙酰輔酶A羧化酶(ACC)的表達而降低脂質(zhì)合成,減少脂肪積累;通過激活PPARα信號通路,增加脂肪中甘油三酯脂肪酶(ATGL),激素敏感酯酶(HSL)和脂滴外周包被蛋白(Perilipines)的表達,促進脂肪的分解代謝。本研究通過CRISPR/Cas9系統(tǒng)構(gòu)建了 MPC1雜合子小鼠模型,并以此為模型研究了 MPC1表達量降低后對機體能量代謝的影響。結(jié)果證明,MPC1+/-小鼠通過降低機體脂肪合成積累,增強脂肪酸代謝來代替糖類為機體供能。本研究為進一步探究MPC1的生理功能提供了新的理論依據(jù),也為治療癌癥和其他慢性代謝疾病提供了新的思路和靶點。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R346
【部分圖文】：

內(nèi)氧化分解的途徑包括糖酵解和氧化磷酸化。糖酵解依賴分布于胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)??運體，可將胞外毛細(xì)血管內(nèi)的葡萄糖轉(zhuǎn)運入胞內(nèi)，通過一系列糖酵解酶分解后生成??終產(chǎn)物丙酮酸。如圖１－１所示，在有氧條件下，丙酮酸通過線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運蛋白??（Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ?ｐｙｒｕｖａｔｅ?ｃａｒｒｉｅｒ，?ＭＰＣ），進入線粒體內(nèi)氧化脫羧生成乙酰輔酶Ａ，后??者進入三羧酸循環(huán)（Ｔｒｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ?ａｃｉｄ?ｃｙｃｌｅ，?ＴＣＡ），徹底氧化成Ｈ２０和Ｃ０２〇在??無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)化成乳酸，并通過分布于胞膜的單羧基轉(zhuǎn)運體分泌至胞外，??進入血液循環(huán)，到達肝臟后通過糖異生作用，轉(zhuǎn)變成肝糖原或血糖，形成乳酸循環(huán)。??三羧酸循環(huán)是機體將糖或其他物質(zhì)氧化而獲得能量的最有效方式。在糖代謝中，糖??經(jīng)此途徑氧化產(chǎn)生的能量最多。每分子葡萄糖經(jīng)有氧氧化可凈產(chǎn)生３２分子ＡＴＰ或??３０分子ＡＴＰ。相對于糖氧化代謝，脂肪酸的Ｐ－氧化也是供應(yīng)機體所需大量能量的重??要路徑，以十六個碳原子的飽和脂肪酸硬脂酸為例，其Ｐ－氧化過程可凈產(chǎn)生１０６分??子的ＡＴＰ。脂肪酸的Ｐ－氧化產(chǎn)生的ＣｏＡ是一種重要的中間化合物

內(nèi)容及意義??粒體運輸丙酮酸的重要載體，當(dāng)ＭＰＣ１受損后，丙響ＴＣＡ的正常運轉(zhuǎn)，近而影響機體的能量代謝。因此徑中發(fā)揮重要作用。目前我國開展ＭＰＣ１的研究較胎致死性，所以針對ＭＰＣ１的研宄主要在細(xì)胞水平，明，ＭＰＣ１活性受到抑制后可導(dǎo)致肝臟糖異生速率降低ＩＩ型糖尿病的發(fā)生；同時也可通過影響葡萄糖刺激的的傳導(dǎo)。且有多項研究表明ＭＰＣ１蛋白活性與癌癥等ＭＰＣ１如何參與調(diào)控能量代謝可以作為突破口來研究癌癥等慢性疾病的預(yù)防和治療提供一個嶄新視角。研助我們更好地了解ＭＰＣ１蛋白在營養(yǎng)和代謝方面的

ｉｎｄｅｌｓ?ｏｆ?ｖａＨａｂｌｅ??ｌｅｎｇｔｈ??圖１－６?ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９技術(shù)示意圖［４９］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｏｒ?ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１４９１??１．４本文研究內(nèi)容及意義??１．４．１研究意義??ＭＰＣ１是線粒體運輸丙酮酸的重要載體，當(dāng)ＭＰＣ１受損后，丙酮酸不能順利進??入線粒體而影響ＴＣＡ的正常運轉(zhuǎn)，近而影響機體的能量代謝。因此ＭＰＣ１在機體??整個能量代謝路徑中發(fā)揮重要作用。目前我國開展ＭＰＣ１的研究較少，由于ＭＰＣ１??全缺失后導(dǎo)致胚胎致死性，所以針對ＭＰＣ１的研宄主要在細(xì)胞水平，動物實驗相對??較少。有研宄表明，ＭＰＣ１活性受到抑制后可導(dǎo)致肝臟糖異生速率降低，進而影響??葡萄糖穩(wěn)態(tài)，降低ＩＩ型糖尿病的發(fā)生；同時也可通過影響葡萄糖刺激的胰島素分泌，??影響胰島素信號的傳導(dǎo)。且有多項研究表明ＭＰＣ１蛋白活性與癌癥等諸多慢性代謝??疾病有關(guān)。研究ＭＰＣ１如何參與調(diào)控能量代謝可以作為突破口來研究或治療慢性代??謝疾病，可以為癌癥等慢性疾病的預(yù)防和治療提供一個嶄新視角。研究ＭＰＣ１對能??量代謝影響將幫助我們更好地了解ＭＰＣ１蛋白在營養(yǎng)和代謝方面的作用
【相似文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄒世穎;MPC1在小鼠能量代謝中的作用機制研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

本文編號：2865248