糖尿病发病中线粒体蛋白质组及修饰动态变化

8月23日，国际知名学术期刊《分子与细胞蛋白质组学》（Molecular & Cellular Proteomics）在线发表了生化细胞所曾嵘研究组工作：运用蛋白质组学策略，研究了大鼠肝脏线粒体蛋白质组表达、蛋白质磷酸化修饰以及羟基化修饰从前糖尿病期到糖尿病初期的动态变化。已有研究表明，在2型糖尿病发病过程中，细胞线粒体的生理功能发生了显著变化，线粒体的功能受损也是进一步促进糖尿病发展的重要因素。了解糖尿病发病过程中线粒体蛋白质组及其修饰的动态变化，掌握这些变化所影响的生理活动和调控网络，对于阐明2型糖尿病的致病过程有着重要的意义。中国科学院上海生命科学研究院生化与细胞研究所/系统生物学重点实验室博士生邓文君等人在曾嵘研究员的指导下，运用蛋白质组学策略和该实验室发明的阴阳多维色谱-质谱方法，研究了大鼠肝脏线粒体的蛋白质组表达、蛋白质磷酸化修饰以及羟基化修饰从前糖尿病期到糖尿病初期的动态变化。研究发现在2型糖尿病发病早期，肝细胞通过不断增强能量代谢，激活三羧酸循环、脂肪酸β氧化等物质代谢途径以适应不断升高的血糖和血脂。该工作发现这些代谢途径在糖尿病发生过程中不仅存在着蛋白质表达水平的调控，还存在着蛋白质磷酸化修饰水平的调控。此外，随着线粒体能量代谢的加强，其副产物活性氧物质（Reactive Oxygen Species，ROS）的含量也随之上升，对细胞形成氧化压力。该工作检测到线粒体蛋白质羟基化修饰水平随着糖尿病的进展而升高，这正是细胞氧化压力增强的一种体现。但另一方面，线粒体内抗氧化压力以及抗凋亡蛋白质的表达却随糖尿病的进展明显降低，进一步反映出随着2型糖尿病的发生，细胞清除氧化物质的能力降低，细胞凋亡指数不断上升。这一工作首次系统地揭示了糖尿病发生发展过程中肝脏线粒体各个功能模块在蛋白质表达水平，蛋白质磷酸化修饰水平和羟基化修饰水平的动态变化，这些变化相互影响、相互调节，最终促进了一种稳定病理状态-2型糖尿病的形成。这一工作为进一步研究2型糖尿病的致病机理，筛选糖尿病的诊断标志物和治疗靶点提供了分子基础。（来源：中国科学院上海生命科学研究院）