MPC全稱為線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體,是位于哺乳動(dòng)物線粒體膜上的一種復(fù)合蛋白,由MPC1和MPC2兩個(gè)亞基組成,主要負(fù)責(zé)將丙酮酸從基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體膜內(nèi),在機(jī)體整個(gè)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(wú)法構(gòu)建基因敲除純合鼠。常通過(guò)雜合子或組織特異性敲除手段來(lái)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(guò)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(bǔ)償?shù)姆肿诱{(diào)控機(jī)理,為進(jìn)一步探究MPC1在能量代謝過(guò)程中的作用提供科學(xué)依據(jù)。(1)通過(guò)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(dá)量顯著降低60%。(2)對(duì)獲得的MPC1+/-小鼠進(jìn)行了為期24周的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn),對(duì)其能量代謝表型研究發(fā)現(xiàn),小鼠體重和活動(dòng)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(shí),棕色脂肪活性降低且脂質(zhì)分解能力增強(qiáng)。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(shuō)明,為了補(bǔ)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(jī)體提供能量。(3)肝臟是體內(nèi)進(jìn)行糖脂代謝的重要器官。為了進(jìn)一步探究MPC1+/-小鼠能量代謝途徑變化的分子機(jī)制,對(duì)MPC1+/-小鼠肝臟進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析。兩個(gè)組學(xué)結(jié)果揭示的能量代謝通路變化趨勢(shì)一致,MPC1+/-小鼠肝臟脂質(zhì)氧化分解能力增強(qiáng),合成分化能力減弱。該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)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(jìn)一步選取白色脂肪和棕色脂肪組織進(jìn)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(shì)一致,主要表現(xiàn)在MPC1+-小鼠脂質(zhì)氧化能力增強(qiáng),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(guò)qPCR和Western-blot方法探究了 MPC1+/-小鼠能量調(diào)控分子機(jī)理。當(dāng)MPC1蛋白活性減弱時(shí),通過(guò)抑制PPARγ、SREBP-1C和C/EBPs信號(hào)通路,進(jìn)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(dá)而降低脂質(zhì)合成,減少脂肪積累;通過(guò)激活PPARα信號(hào)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(dá),促進(jìn)脂肪的分解代謝。本研究通過(guò)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(dá)量降低后對(duì)機(jī)體能量代謝的影響。結(jié)果證明,MPC1+/-小鼠通過(guò)降低機(jī)體脂肪合成積累,增強(qiáng)脂肪酸代謝來(lái)代替糖類為機(jī)體供能。本研究為進(jìn)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(diǎn)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(yùn)體，可將胞外毛細(xì)血管內(nèi)的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入胞內(nèi)，通過(guò)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(guò)線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白??（Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ?ｐｙｒｕｖａｔｅ?ｃａｒｒｉｅｒ，?ＭＰＣ），進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化脫羧生成乙酰輔酶Ａ，后??者進(jìn)入三羧酸循環(huán)（Ｔｒｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ?ａｃｉｄ?ｃｙｃｌｅ，?ＴＣＡ），徹底氧化成Ｈ２０和Ｃ０２〇在??無(wú)氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)化成乳酸，并通過(guò)分布于胞膜的單羧基轉(zhuǎn)運(yùn)體分泌至胞外，??進(jìn)入血液循環(huán)，到達(dá)肝臟后通過(guò)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(jī)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(duì)于糖氧化代謝，脂肪酸的Ｐ－氧化也是供應(yīng)機(jī)體所需大量能量的重??要路徑，以十六個(gè)碳原子的飽和脂肪酸硬脂酸為例，其Ｐ－氧化過(guò)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(yùn)輸丙酮酸的重要載體，當(dāng)ＭＰＣ１受損后，丙響ＴＣＡ的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，近而影響機(jī)體的能量代謝。因此徑中發(fā)揮重要作用。目前我國(guó)開展ＭＰＣ１的研究較胎致死性，所以針對(duì)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(shí)也可通過(guò)影響葡萄糖刺激的的傳導(dǎo)。且有多項(xiàng)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(lái)研究癌癥等慢性疾病的預(yù)防和治療提供一個(gè)嶄新視角。研助我們更好地了解ＭＰＣ１蛋白在營(yíng)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?jī)?nèi)容及意義??１．４．１研究意義??ＭＰＣ１是線粒體運(yùn)輸丙酮酸的重要載體，當(dāng)ＭＰＣ１受損后，丙酮酸不能順利進(jìn)??入線粒體而影響ＴＣＡ的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，近而影響機(jī)體的能量代謝。因此ＭＰＣ１在機(jī)體??整個(gè)能量代謝路徑中發(fā)揮重要作用。目前我國(guó)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(duì)ＭＰＣ１的研宄主要在細(xì)胞水平，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相對(duì)??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(jìn)而影響??葡萄糖穩(wěn)態(tài)，降低ＩＩ型糖尿病的發(fā)生；同時(shí)也可通過(guò)影響葡萄糖刺激的胰島素分泌，??影響胰島素信號(hào)的傳導(dǎo)。且有多項(xiàng)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(lái)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(gè)嶄新視角。研究ＭＰＣ１對(duì)能??量代謝影響將幫助我們更好地了解ＭＰＣ１蛋白在營(yíng)養(yǎng)和代謝方面的作用
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1 鄒世穎;MPC1在小鼠能量代謝中的作用機(jī)制研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2865248