氧化应激影响肝癌细胞糖异生关键基因表达的作用

目的:研究氧化应激在肝癌细胞(HepG2细胞)中对糖异生关键基因G6PC (glucose-6-phosphatase,G-6-pase)和GLUT4 (glucose transport protein 4)的影响,并揭示其潜在的调控机制。方法:利用双氧水(H2O2)处理肝癌细胞导致其细胞内氧化应激水平升高,然后通过qRT-PCR检测G6PC基因和GLUT4基因在不同时间和不同浓度药物处理后的转录表达情况,再通过Western Blot技术检测G6PC和GLUT4在不同时间和不同浓度药物处理后的蛋白表达变化。最后,通过免疫荧光实验对比双氧水处理前后G6PC和GLUT4的蛋白表达情况以及转录因子FOXO1(Forkhead box O 1)的蛋白定位情况,从而揭示氧化应激在肝癌细胞中调控糖异生的作用机制。结果:(1) qRT-PCR实验结果表明G6PC基因和GLUT4基因的转录表达与H2O2处理的时间和浓度均呈正相关;(2)Western Blot实验结果表明G6PC和GLUT4的蛋白表达与H2O2处理的时间和浓度均呈负相关;(3) H2O2处理后,免疫荧光结果显示G6PC和GLUT4蛋白整体荧光亮度较对照组减弱,但G6PC和GLUT4在核内的荧光亮度较对照组稍强;(4) H2O2处理后,免疫荧光结果显示转录因子FOXO1在核内的荧光亮度较对照组减弱及胞质荧光亮度较对照组增强。结论:氧化应激能够诱导转录因子FOXO1从细胞质转入细胞核,从而导致HepG2肝癌细胞糖异生基因(G6PC和GLUT4)的转录表达升高。

胰岛素通过CREB调节肝脏糖异生的模型化研究

本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究胰岛素通过环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)调节肝糖异生的物理机制.理论模型考虑胰岛素通过CREB调节过氧化物酶体增活化受体γ辅助活化因子(PGC)联级信号,进而调控肝脏糖异生,影响糖代谢信号通路特性.研究发现,在异常胰岛素(Ginsulin)作用下CREB表达提升,进一步刺激了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(Pck1)表达.通过Pck1的调控,柠檬酸盐酯(citrate)、α-酮戊二酸(α-keto glutarate)、苹果酸酯(Malate)、草酰乙酸盐(Oxaloacetate)出现了不同的代谢水平.高表达的CREB会上调Pck1的表达水平,通过CREB、Pck1的调节作用,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate)转化为白藜芦醇(Pyruvate)的水平提升,进而促使citrate、α-keto glutarate、Malate、Oxaloacetate大幅度升高,最终影响细胞葡萄糖代谢.在糖异生基因的调控作用下,较高浓度的葡萄糖(Glocose),使得phosphoenolpyruvate浓度提升,并且在Pck1的调控作用下,phosphoenolpyruvate转化为Pyruvate的量增多,也会使得citrate、α-keto glutarate、Malate、Oxaloacetate大幅度提升.理论结果进一步深刻揭示了胰岛素、CREB蛋白,以及糖异生基因对细胞糖代谢新的调控机理,可为设计阻断糖尿病转变通路的治疗方案提供理论依据.