线粒体丙酮酸转运载体(MPC)研究进展

线粒体丙酮酸转运载体(Mitochondrial pyruvate carrier,MPC)位于线粒体内膜,可将丙酮酸由细胞质运输至线粒体基质参与三羧酸循环、糖异生以及脂质、氨基酸等代谢过程,进而为机体提供能量,因此,MPC可通过调节丙酮酸进入线粒体基质的通量从而调控能量代谢。总结了MPC的生物学特性及其与代谢类疾病关系的研究进展。现有研究表明,MPC活性受到抑制后可导致肝脏糖异生速率降低,进而影响葡萄糖稳态,降低Ⅱ型糖尿病的发生;同时也可通过影响葡萄糖刺激的胰岛素分泌,阻止胰岛素信号的传导,导致机体对于外界葡萄糖的摄取不敏感,因此MPC对于机体葡萄糖稳态维持的十分重要。但是在大多数癌组织中MPC的活性受到抑制,应通过特异性地激活癌细胞中MPC功能,增强其有氧代谢,抑制癌细胞利用乳酸供能,进而抑制癌细胞的增殖。由此可见,MPC是研究基础能量代谢调控的切入点以及潜在的治疗靶位点,同时也为肥胖、糖尿病、癌症等代谢类疾病的研究提供了新的治疗思路。

线粒体丙酮酸载体与肿瘤的研究进展

丙酮酸是细胞质糖代谢的最终产物,拥有多种代谢途径。多年来科学家们对线粒体展开了广泛的研究,发现存在一种特殊的线粒体丙酮酸载体(MPC),它在丙酮酸转运中发挥重要作用。肿瘤细胞偏向有氧糖酵解获取能量,即瓦伯格效应。理论上MPC功能的降低应该与肿瘤细胞的瓦伯格效应相关。目前,利用特异性抑制剂已经实现了MPC的纯化,并进一步鉴定认识到该蛋白的结构和功能。然而,由于MPC在人类细胞中的存在近期才被阐明,这方面的研究还很有限。

抑制线粒体丙酮酸载体通过激活AMPK-ACC通路改善棕榈酸诱导的HepG2细胞脂肪变性

目的探究抑制线粒体丙酮酸载体(mitochondrial pyruvate carrier,MPC)是否通过激活腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)-乙酰辅酶A羧化酶(acetyl CoA carboxylase,ACC)通路,改善棕榈酸(palmitic acid,PA)所致HepG2细胞脂肪变性情况。方法利用PA处理HepG2细胞作为高脂负荷模型组,实验分为正常对照组、模型组和MPC抑制组。油红O染色分析细胞的油脂蓄积情况。RT-PCR检测AMPK、ACC、CPT1A、SREBP1 mRNA表达水平。全自动蛋白分析仪检测AMPK、p-AMPK、ACC、p-ACC、SREBP1蛋白表达水平。结果PA可以诱导HepG2细胞胞质内聚集大量环状脂滴,降低p-AMPK、p-ACC蛋白表达水平,提高SREBP1基因以及蛋白表达水平。MPC抑制剂UK5099可以减少PA所致HepG2细胞胞质内脂滴数量,提高p-AMPK、p-ACC蛋白表达水平,降低SREBP1基因以及蛋白表达水平。结论体外抑制MPC可以明显改善PA所致HepG2细胞脂肪变性。激活AMPK-ACC信号通路,可能是MPC抑制剂防治非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)肝细胞脂肪变性的重要作用机制之一。

线粒体丙酮酸载体在肝细胞癌中的表达及临床意义

目的探讨线粒体丙酮酸载体(mitochondrial pyruvate carriers,MPC)在肝细胞癌组织中的表达水平及其对复发和预后的指导价值。方法通过免疫组织化学法检测85例手术切除的肝细胞癌石蜡标本中癌和癌旁组织的MPC1和MPC2的表达水平,分析其与临床病理学指标的相关性。Kaplain-Meier分析MPC表达水平与肝细胞癌患者复发及预后的相关性。建立COX回归分析模型,对MPC1和MPC2蛋白表达水平和临床病理学指标进行单因素和多因素分析,寻找肝细胞癌术后复发的独立危险因素。结果与癌旁组织相比,癌组织中MPC1和MPC2蛋白表达水平均明显降低。MPC1和MPC2的蛋白表达水平和临床病理学指标均无明显相关性(P>0.05)。MPC1蛋白表达水平低的肝细胞癌患者的术后复发率升高(P=0.000)且总体生存时间缩短(P=0.001);MPC2的蛋白表达水平与复发(P=0.254)和总生存期无相关性(P=0.452)。MPC1蛋白表达水平降低(P=0.000)和微血管侵润(P=0.017)是肝细胞癌患者术后复发的独立危险因素;单因素和多因素分析显示MPC2(P=0.230)和患者术后复发无关。结论在肝细胞癌中MPC1和MPC2的蛋白活性下降或缺失是普遍存在的,且MPC1的蛋白表达水平与患者的术后复发和预后存在明显的相关性,可成为新的判断肝细胞癌患者临床预后、对术后患者进行风险分层的生物标记物。

线粒体丙酮酸转运载体在中枢神经系统退行性疾病中作用的研究进展

线粒体丙酮酸转运载体(MPC)作为控制丙酮酸由胞质进入线粒体的结构,参与许多疾病的发生,如癌症、代谢性疾病等。近年研究发现,MPC与中枢神经系统退行性疾病密切相关。本文就MPC对阿尔茨海默症认知功能的改善作用、帕金森病的神经保护和抗炎作用、亨廷顿舞蹈病精神障碍的改善作用进行综述,以期为上述疾病的治疗提供新的方向和依据。

线粒体丙酮酸载体缺陷症3例并文献复习

目的总结线粒体丙酮酸载体缺陷症(MPYCD)的临床和遗传特征。方法病例系列研究。总结2019年8月至2023年6月首都医科大学附属北京儿童医院神经内科和贵州省人民医院儿科诊治的3例MPYCD患儿的临床资料、遗传学特征及谷氨酰胺治疗效果。分别以“MPC1”“MPC2”“线粒体丙酮酸载体缺陷症”“mitochondrial pyruvate carrier deficiency”为关键词对万方数据库、中国知网及PubMed数据库建库至2023年6月的文献进行检索,总结MPYCD的临床和遗传学特征。结果例1,男,3岁11月龄;例2(男,4岁10月龄)和例3(女,8岁9月龄)为同胞姐弟。3例患儿均表现为智力及运动发育落后、生长受限和血乳酸升高。例1头颅磁共振成像(MRI)示双侧对称性基底节区、丘脑T2稍长信号,例2和例3头颅MRI正常。基因检测提示MPC1基因变异,例1为c.208G>A(p.Ala70Thr)和c.290G>A(p.Arg97Gln)复合杂合变异。例2和例3均为c.290G>A(p.Arg97Gln)纯合变异。3例均诊断为MPYCD。谷氨酰胺治疗2年,3例患儿的运动、认知和活动耐力有不同程度改善。检索符合条件的中文文献0篇,英文文献5篇,包括本组3例共有15例MPYCD患者(11例MPC1基因变异、4例MPC2基因变异)。除外3例胎儿期死亡,总结12例患儿的临床特点,9例在6月龄内起病。常见的临床表现是智力和运动全面落后(12例)、小头畸形(7例)、生长受限(6例)和肌张力减低(6例)。所有患儿均有血乳酸和丙酮酸升高,但乳酸/丙酮酸正常。7例患儿有头颅MRI资料,其中3例有脑萎缩、脑室扩张等改变,2例有双侧对称性基底节、丘脑异常信号,3例正常。共发现5个MPC1基因变异位点和2个MPC2基因变异位点,包括6个错义变异,1个核苷酸改变导致起始密码子改变。结论MPYCD患者多在6月龄内起病,主要表现为全面发育落后、小头畸形和生长受限,伴高乳酸和高丙酮酸血症,谷氨酰胺可在一定程度上改善症状。

线粒体丙酮酸载体蛋白2 T细胞因子4及细胞周期相关激酶在卵巢癌患者中的表达和意义

目的探讨线粒体丙酮酸载体蛋白2(MPC2)、T细胞因子4(TCF4)、细胞周期相关激酶(CCRK)在卵巢癌中的表达和意义。方法选取2018年5月—2021年5月于宁波大学附属人民医院接受手术治疗的卵巢癌患者85例及卵巢良性肿瘤患者30例为研究对象。取卵巢癌患者手术切除的癌组织及卵巢良性肿瘤患者手术切除的肿瘤组织标本进行免疫组化染色,Western blot法检测MPC2、TCF4及CCRK表达,对比不同病理特征卵巢癌患者MPC2、TCF4及CCRK相对表达量。结果卵巢癌组织中MPC2表达低于卵巢良性肿瘤组织,TCF4、CCRK表达高于卵巢良性肿瘤组织(P<0.05)。不同年龄、病理类型及不良孕产史卵巢癌患者MPC2、TCF4、CCRK表达比较差异无统计学意义(P>0.05)。肿瘤直径>3 cm患者MPC2表达低于肿瘤直径≤3 cm患者,TCF4、CCRK表达高于肿瘤直径≤3 cm患者(P<0.05);Ⅲ+Ⅳ期患者MPC2表达低于Ⅰ+Ⅱ期患者,TCF4、CCRK表达高于Ⅰ+Ⅱ期患者(P<0.05);有远处转移、有腹水患者MPC2表达低于无远处转移、无腹水患者,TCF4、CCRK表达高于无远处转移、无腹水患者(P<0.05);中、低分化患者MPC2表达低于高分化患者,TCF4、CCRK表达高于高分化患者;低分化患者MPC2表达低于中分化患者,TCF4、CCRK表达高于中分化患者(P<0.05)。卵巢癌组织中MPC2、TCF4表达呈负相关;MPC2、CCRK表达呈负相关;TCF4、CCRK表达呈正相关。结论卵巢癌组织中MPC2、TCF4、CCRK表达异常,三者表达异常情况与卵巢癌组织大小、分期情况、远处转移、腹水情况及分化情况有关,且三者表达之间具有相关性,三者表达变化在卵巢癌发展过程中具有重要意义。

牦牛MPC1和MPC2基因克隆及其组织表达特征分析

【目的】明确牦牛线粒体丙酮酸载体编码基因(MPC1和MPC2)的分子生物学特性及其组织表达特征,为揭示MPC基因在牦牛适应高原环境和能量代谢中的作用机制提供理论依据。【方法】选取麦洼牦牛为研究对象,PCR扩增牦牛MPC1和MPC2基因编码区(CDS)序列,利用在线生物信息学分析软件预测其蛋白结构及理化性质,并以实时荧光定量PCR检测MPC1和MPC2基因在不同年龄(0.5、1.5和2.5岁)牦牛各组织中的表达情况。【结果】牦牛MPC1基因CDS序列长330 bp,共编码109个氨基酸残基;MPC2基因CDS序列长384 bp,共编码127个氨基酸残基。基于MPC1和MPC2基因CDS序列相似性构建的系统发育进化树显示,牦牛分别与黄牛和水牛的亲缘关系最近,与绵羊的亲缘关系最远。牦牛MPC1和MPC2蛋白均为稳定的亲水性蛋白,丙氨酸和亮氨酸含量较高,有跨膜结构但无信号肽,均存在1个MPC结构域;其二级结构以α-螺旋为主(分别占57.80%和55.12%),三级结构模型为5xpd.1.A。MPC1和MPC2基因在2.5、1.5和0.5岁牦牛心脏中的相对表达量均最高,其次是肾脏和肝脏,而在脾脏中的相对表达量最低;MPC1和MPC2基因在不同年龄段牦牛各组织中的表达趋势不一致,可能与基因表达的组织特异性及二者在牦牛不同生长发育阶段发挥的作用不同有关。【结论】MPC1和MPC2基因在反刍动物间具有高度的保守性,其表达存在组织特异性和时序性,尤其在心脏中高表达,且编码蛋白中富含丙氨酸和亮氨酸,说明MPC1和MPC2基因在牦牛改善肉品质及适应高原环境的过程中扮演着重要角色,但二者在牦牛不同生长发育阶段发挥的作用有所差异。

LncRNA SNHG16通过靶向miR-421/MPC-1轴改善脓毒症诱导的肾炎和细胞凋亡

目的:探讨长链非编码RNA(lncRNA)SNHG16对脓毒症诱导的肾细胞炎症和细胞凋亡的改善作用与机制。方法:应用内毒素脂多糖(LPS)在体外诱导人近端肾小管上皮细胞(HRPTEC)构建脓毒症样肾细胞模型,细胞分为对照组和LPS组。将LPS组的HRPTEC分为SNHG16过表达组(LPS+SNHG16组),过表达空载体组(LPS+vector组),SNHG16过表达联合miR-421拟似物处理组(LPS+SNHG16+miR-421 mimic组),SNHG16过表达联合线粒体丙酮酸载体-1(MPC-1)小干扰RNA(siRNA)沉默处理组(LPS+SNHG16+si-MPC-1组)。应用荧光素酶报告基因检测验证miR-421序列与SNHG16序列的结合情况以及miR-421与MPC-1 3’-UTR的结合情况。用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测各组HRPTEC中SNHG16和miR-421表达水平,western blotting检测各组HRPTEC中cleaved-caspase 3、Bcl-2、MPC-1的表达水平,细胞计数试剂盒(CCK-8)法检测各组HRPTEC的增殖率,流式细胞术检测细胞凋亡率。酶联免疫吸附实验(ELISA)检测各组细胞培养上清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)的水平。结果:与对照组比较,LPS组的细胞增殖率降低(P<0.05),细胞凋亡率增加(P<0.05),细胞中miR-421、cleaved-caspase 3和Bcl-2的表达增加(均P<0.05),而细胞中SNHG16和MPC-1的表达减少(均P<0.05),细胞培养上清中TNF-α、IL-1β、IL-6的表达增加(均P<0.05)。LPS处理联合SNHG16过表达增加了细胞增殖率(P<0.05),减少了细胞凋亡(P<0.05),抑制了细胞培养上清中TNF-α、IL-1β、IL-6的表达(均P<0.05)。而SNHG16组的上述作用均被miR-421-mimic部分逆转(P<0.05)。在LPS+SNHG16中加入si-MPC-1后,LPS+SNHG16组的上述作用均被si-MPC-1部分逆转(均P<0.05)。结论:LncRNA SNHG16通过靶向miR-421/MPC-1轴改善脓毒症诱导的肾细胞炎症和细胞凋亡。

发现线粒体代谢中的一个载体蛋白

据美国Science．2012，337：93报道，瑞士科学家赫尔齐希（S．Herzig）等人发现了把丙酮酸运输到线粒体内的蛋白质分子。线粒体内的有氧能量代谢在真核生物细胞及生物体的生命活动中起关键作用。更深入详尽地揭示实质性影响代谢环节的因素，对于生命科学的各个应用领域都具有重大意义。

MPC基因甲基化在迟发性运动障碍发病机制中的作用

目的:探讨线粒体丙酮酸载体(MPC)基因差异甲基化在迟发性运动障碍(TD)发病机制中可能的作用。方法:共纳入符合DSM-IV精神分裂症诊断标准伴发TD患者14例(TD组)、不伴TD患者14例(NTD组)、首发患者14例(FE组)及正常对照组14例(HC组),运用MassArray系统检测精神分裂症患者和正常对照的MPC基因启动子区CpG位点的甲基化程度。结果:精神分裂症组MPC2基因CpG182∶187∶195位点的甲基化水平高于正常对照组[(-1.38±0.21) vs.(-1.58±0.02)];FE组MPC1的CpG87∶90位点[(-1.29±0.25) vs.(-1.61±0.28)]与MPC2的CpG 37位点[(-1.55±0.13) vs.(-1.90±0.14)]的甲基化水平高于慢性精神分裂症组;慢性精神分裂症组MPC1基因CpG276位点的甲基化水平高于FE组[(-0.86±0.21) vs.(-1.34±0.56)];TD组MPC1基因的CpG87∶90位点上的甲基化水平高于NTD组[-1.41±0.18) vs.-1.80±0.23)](均P﹤0.05)。相关分析结果显示,CpG CpG87∶90位点与AIMS总分呈正相关(r=0.59,P<0.01)。结论:本研究提示精神分裂症和抗精神病药物的作用可能影响着MPC基因甲基化的表达。MPC基因甲基化在精神分裂症伴TD患者中存在异常,提示其在TD的发病机制中可能起一定作用。

阿苯达唑对细粒棘球蚴线粒体丙酮酸载体表达的影响

目的探讨阿苯达唑(albendazole,ABZ)对细粒棘球蚴线粒体丙酮酸载体(MPC1、MPC2)表达的影响。方法无菌条件下采集羊源细粒棘球蚴,随机分为空白对照组和ABZ 25、50、100μg/ml组,每组2000个,干预5 d。亚甲蓝拒染试验观察细粒棘球蚴存活率,qRT-PCR、Western blot法检测细粒棘球蚴MPC1、MPC2 mRNA及蛋白表达水平的变化。EUSA法检测丙酮酸、ATP含量。结果亚甲蓝拒染试验结果显示,与空白对照组相比ABZ 25、50、100μg/ml组存活率均显著降低(F=168.100、777.600和2016.400,均P<0.01),且呈剂量依赖性(R^(2)=0.929)。qRT-PCR显示,与空白对照组相比,ABZ 25、50、100μg/ml组MPC1 mRNA表达水平均显著下调(F=1765.528、1714.762和1426.084,P<0.05或P<0.01),MPC2 mRNA表达水平均显著下调(F=254.123、275.752和24.555,P<0.05或P<0.01)。Western blot试验显示,与空白对照组相比ABZ治疗组MPC1、MPC2蛋白表达水平均显著下降(F=2708.129、2855.112,均P<0.01)。与空白对照组相比,干预5 d后ABZ 25、50、100μg/ml组丙酮酸含量水平均有显著升高(F=29.475、45.217和1355.116,P<0.05或P<0.01),且呈剂量依赖。干预5 d后ABZ 25、50、100μg/ml组ATP含量较空白对照组相比均显著减低(F=13.104、184.348和722.297,P<0.05或P<0.01),ATP含量随着ABZ浓度的增加逐渐降低。结论线粒体丙酮酸载体MPC1、MPC2可能参与ABZ诱导细粒棘球蚴死亡,有望成为包虫病治疗的新靶点。

卵巢癌中MPC2的表达及其生物学功能

目的:检测线粒体丙酮酸载体蛋白2(mitochondrial pyruvate carrier 2,MPC2)在卵巢癌组织中的表达,并分析MPC2在卵巢癌进展过程中可能的生物学功能。方法:利用http://kmplot.com/analysis/数据库分析卵巢癌组织中MPC2 mRNA表达水平与患者生存预后的关系,收集天津医科大学肿瘤医院2009年至2011年137例卵巢癌组织,采用免疫组织化学方法测定MPC2在卵巢癌组织中的蛋白表达水平,采用SPSS 16.0软件统计分析MPC2蛋白表达水平与卵巢癌患者年龄、临床分期、病理分级、腹水、有无远处转移等临床病理指标之间的关系,分析MPC2蛋白表达水平与患者生存预后的关系。构建MPC2过表达细胞,观察MPC2对细胞生物学功能的影响作用。结果:MPC2 mRNA与卵巢癌患者的总生存期(ovall survival,OS)和无进展生存期(progression free survival,PFS)均存在显著的相关性,MPC2 mRNA低表达的患者预后较差。在卵巢癌组织中MPC2的蛋白表达水平与临床分期、腹水和远处转移有关(P<0.05),MPC2低表达的患者临床分期较高、有腹水产生、出现远处转移,MPC2表达与患者生存预后显著相关,MPC2低表达的患者预后较差(P<0.01)。MPC2过表达可以显著抑制细胞的增殖和迁移能力。结论:MPC2与卵巢癌的恶性进展密切相关,MPC2低表达的卵巢癌患者预后较差,且MPC2可显著抑制卵巢癌细胞的增殖能力,提示MPC2有望成为卵巢癌治疗的潜在靶点。