磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(PCK1)的研究进展

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶基因(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)编码的胞质磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(phosphoenolpyruvate carboxykinase 1, PCK1)是调节糖异生过程中的限速酶,参与维持血糖水平。它广泛参与糖代谢、脂代谢、衰老、糖尿病以及肿瘤细胞增殖和凋亡等代谢和生物学进程。本文对PCK1在以上物质代谢和生物学进程中的研究进展作一综述,为进一步探究PCK1参与糖尿病、肿瘤及衰老等疾病的分子机制提供理论基础,也为PCK1作为新的判断肿瘤和糖尿病的分子标志物和治疗靶点提供理论依据。     

乙肝病毒X蛋白结合蛋白通过下调PEPCK的表达抑制肝脏糖异生

乙肝病毒X蛋白结合蛋白（hepatitis B X-interacting protein,HBXIP）可以调节乳腺癌中糖代谢重编程. 为了研究HBXIP在生理条件下对糖代谢的调节作用及机制,本研究利用Cre/loxP重组酶系统成功构建了肝脏组织中HBXIP特异敲除小鼠. 当小鼠接受刺激后,与正常组小鼠相比,肝脏HBXIP敲除小鼠表现基础糖代谢功能异常,如葡萄糖、丙酮酸;相对于对照小鼠,肝脏HBXIP敲除小鼠对糖异生和胰岛素耐受性减弱. RT-PCR、Western blot实验和免疫组化实验结果表明,HBXIP敲除小鼠肝脏组织中糖异生关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)表达显著增加. QRT-PCR 分析30例临床肝组织中HBXIP mRNA和PEPCK mRNA表达水平发现,HBXIP与PEPCK表达水平呈负相关. 荧光素酶报告基因实验和ChIP实验结果表明HBXIP可以在基因转录水平调节PEPCK表达. 以上结果表明,HBXIP通过调节糖异生关键酶PEPCK的表达参与调控小鼠肝脏糖异生.     

乙肝病毒X蛋白结合蛋白通过下调PEPCK的表达抑制肝脏糖异生（英文）

乙肝病毒X蛋白结合蛋白(hepatitis B X-interacting protein,HBXIP)可以调节乳腺癌中糖代谢重编程.为了研究HBXIP在生理条件下对糖代谢的调节作用及机制,本研究利用Cre/lox P重组酶系统成功构建了肝脏组织中HBXIP特异敲除小鼠.当小鼠接受刺激后,与正常组小鼠相比,肝脏HBXIP敲除小鼠表现基础糖代谢功能异常,如葡萄糖、丙酮酸;相对于对照小鼠,肝脏HBXIP敲除小鼠对糖异生和胰岛素耐受性减弱. RT-PCR、Western blot实验和免疫组化实验结果表明,HBXIP敲除小鼠肝脏组织中糖异生关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)表达显著增加. QRT-PCR分析30例临床肝组织中HBXIP m RNA和PEPCK m RNA表达水平发现,HBXIP与PEPCK表达水平呈负相关.荧光素酶报告基因实验和Ch IP实验结果表明HBXIP可以在基因转录水平调节PEPCK表达.以上结果表明,HBXIP通过调节糖异生关键酶PEPCK的表达参与调控小鼠肝脏糖异生.     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)研究进展

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)是一个广泛存在于开花植物中的酶, 在植物体内仅存在于特定的组织和细胞中, 其活性受自身磷酸化和一些相关代谢产物的调节。PEPCK的磷酸化在多种植物体内受光调控。ATP存在时, PEPCK催化OAA生成PEP, 而PEP是多种反应的前体物质。通过不同的代谢途径, PEPCK间接地参与贮油植物种子萌发和植物果实成熟的糖异生过程, C₄和CAM(景天科代谢)植物光合作用中的CO₂浓缩过程, 细胞内pH值平衡和植物体内氮代谢过程等, 从而调节植物的生长发育。该文综述了植物中已发现的PEPCK及其在植物生命活动过程中的自身活性调节和生理功能。     

脂肪组织对糖异生的调控作用

糖异生是在空腹或饥饿状态下机体产生内源性葡萄糖的主要途径,激素信号以及相关转录激活因子共同调控糖异生途径关键限速酶葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-Pase)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)的基因表达。随着深入的研究发现,脂肪组织分泌的脂肪因子以及分解代谢过程中产生的游离脂肪酸也参与这类酶的表达调控,进而影响胰岛素抵抗及糖异生的发生。因此通过干预脂肪组织对糖异生的调控,能有效抑制肝脏过度糖异生,改善胰岛素抵抗,对肥胖和2型糖尿病等代谢综合征的治疗有重要意义。     

低盐度可诱导鲈鱼胞浆型PEPCK基因表达

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)催化草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸,是糖异生途径的第1个限速酶.本研究用SMARTRACE技术从鲈鱼肝脏中分离克隆了PEPCK基因的全长cDNA序列.该基因全长2215bp,包含1个123bp的5′非翻译区和217bp的3′非翻译区,开放阅读框为1875bp,编码1个由624个氨基酸组成的蛋白质,该蛋白理论分子量为69.1kD,等电点为5.87.氨基酸序列分析表明,与其它动物的胞浆型PEPCK相似性很高,与黑鲷为94.2%,与大西洋鲑为86.4%,与人为75.9%,而与该鱼线粒体型PEPCK氨基酸同源性只有70.6%.系统发育分析显示,该蛋白首先与其它动物的cPEPCK聚成一支,然后再与鱼类的mPEPCK成簇,认为该PEPCK属于胞浆型.同时用RT-PCR分析了PEPCK基因在10个组织中的表达,结果表明只有在肝脏、消化道和肾脏有较高的表达.将鲈鱼从盐度为25的海水转入盐度为12的海水48h后,肝脏和肾脏的PEPCK基因表达有增加.实验结果表明,本实验克隆的为鲈鱼胞浆型PEPCK,低盐度可诱导其表达.     

PEPCK-Cmus转基因小鼠的表型鉴定

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)是催化糖异生的限速酶,其在骨骼肌中表达量很低,作用尚不明确。本研究构建了在骨骼肌中特异表达PEPCK-C的转基因小鼠(PEPCK-Cmus小鼠),探讨PEPCK-C在小鼠骨骼肌中特异性表达后对运动和能量代谢的影响。结果显示,与同龄的野生型小鼠比较,PEPCK-Cmus转基因小鼠运动能力更强,胰岛素敏感性更高,血脂水平较低;骨骼肌中有明显脂肪堆积,但空腹血糖、体重、腹部脂肪体积没有差异。结果表明,PEPCK-C基因在小鼠骨骼肌中的特异性表达,提高了小鼠的运动耐力和糖平衡能力,并使血脂维持在较低水平,提示PEPCK-C基因在骨骼肌中的表达对机体的能量代谢有重要作用。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的功能及其在基因工程中的应用

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC,EC 4.1.1.31)是广泛存在的一种细胞质酶,催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和HCO3-生成草酰乙酸(OAA),后者可转化生成三羧酸循环的多种中间产物.PEPC在植物细胞中参与植物的光合碳同化等重要代谢途径,并且在不同组织中具有多种生理功能.PEPC同时也参与调控植物种子的营养物质合成与代谢过程,控制糖类物质流向脂肪酸合成或蛋白质合成途径.以下介绍了植物PEPC的种类、蛋白质结构特点及其在植物组织中的调控方式,并重点论述了PEPC在生物基因工程中的应用方面的进展,随着对其功能机制和应用研究的深入,将有助于植物PEPC在高产优质农作物育种、能源植物和工业微生物等的开发利用等方面得到更好的发展与应用.     

PEPCK不同启动子调控报告基因表达效率的比较

目的构建两种不同的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）基因启动子调控报告基因表达质粒,比较该启动子在各种细胞系中的表达效率。方法采用PCR克隆大鼠PEPCK启动子1323 bp和560 bp两条片段,将两个PEPCK启动子片段插入pGL4.26-Luc2报告质粒中,将重组质粒转染到肝脏细胞系和脂肪细胞系,以非脂肪或肝脏细胞系做对照,比较PEPCK驱动荧光素酶表达效率。结果通过酶切鉴定及基因测序,证明pGL4.26-PEPCK-Luc2荧光素酶表达质粒构建成功,且能够在体外表达荧光素酶。结论两种同片段的PEPCK启动子在各细胞系中的表达效率差异无显著性。     

Ⅱa类组蛋白去乙酰化酶HDACs与糖脂代谢

组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)可催化组蛋白赖氨酸残基去乙酰化,抑制基因转录,HDACs也可使许多转录因子去乙酰化而调控转录。Ⅱa类HDACs通过胞浆胞核穿梭调控糖脂代谢相关基因的表达,如糖异生相关葡萄糖6磷酸酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、甘油三酯脂肪酶、葡萄糖转运蛋白等。本文主要介绍Ⅱa类HDACs在肝、肌肉组织和脂肪组织糖脂代谢中的作用以及在糖脂代谢紊乱治疗中可能作用的研究进展。     

饲料中糖水平对不同食性海水鱼类PEPCK基因表达和酶活性的影响

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(Phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK, E.C.4.1.1.32)是水生生物糖异生代谢的关键限速酶. 实验以杂食性罗非鱼(Oreochromis niloticus)、温和肉食性卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)、凶猛肉食性军曹鱼(Rachycentron canadum)三种不同食性海水养殖鱼类为研究对象, 以糊精为饲料糖源, 分别设置不同饲料糖添加水平(低糖组LD、中糖组MD、高糖组HD)等氮等能饲料, 每种鱼分别随机选取60尾体格均匀的幼鱼进行为期8周的饲养实验, 同时克隆卵形鲳鲹胞质型PEPCK基因cDNA全长序列, 以期探讨不同饲料糖水平对不同食性鱼类PEPCK活性及其mRNA表达的影响. 结果显示: 卵形鲳鲹PEPCK基因cDNA共2652 bp, 含1个编码624个氨基酸的开放阅读框, 三种不同食性海水鱼类PEPCK的生物信息学比较分析显示相似度达90%以上, 在结构和功能上具有较高的保守和同源性. 养殖实验结果显示: 随着饲料糖水平的增加, 三种鱼肝脏中PEPCK酶活性均降低, 其中卵形鲳鲹、军曹鱼HD组PEPCK活性比LD组分别显著降低28.05%和26.03% (P0.05). 而其肝脏中PEPCK mRNA表达水平同样均随饲料碳水化合物水平增加而受到抑制, 其中罗非鱼、卵形鲳鲹、军曹鱼中LD组PEPCK的mRNA分别是HD组的100倍、4.3倍和4.77倍. 结果表明鱼类的糖异生能力可能与其食性有关, 三种鱼PEPCK酶活性与基因表达量随着饲料糖水平的增加而受到显著抑制, 且mRNA表达抑制程度随食性不同而具有较大差异, 以杂食性罗非鱼受抑制程度最高, 凶猛肉食性军曹鱼受抑制程度最低.       

高粱叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶疏水微区的荧光研究

应用疏水荧光探针──ＡＮＳ在不同浓度的变构效应剂存在时进行荧光滴定．磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶分子中疏水微区的微环境能被效应剂或底物诱导产生变构,不同的变构效应剂所诱发的构象态是不一致的。这进一步证明了高粱叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶在溶液中的多构象态。     

高梁叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶疏水微区的荧光研究

应用疏水荧光探针－－ＡＮＳ在不同浓度的变构效应剂存在时进行荧光滴定,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶分子中疏水微区的微环境能被效应剂或底物诱导产生变构,不同的变构效应所诱发的构象态是不一致的。这进一步证明了高梁叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶在溶液中的多构象态。     

基于代谢流量分布信息理解大肠杆菌中异柠檬酸裂解酶调节因子的代谢调控作用

基因的表达受不同的转录调节因子调节。大肠杆菌中的异柠檬酸裂解酶调节因子(IclR)能够抑制编码乙醛酸支路酶的aceBAK操纵子的表达。本研究基于代谢物的13C同位体物质分布来定量解析代谢反应,主要研究了iclR基因在大肠杆菌生理和代谢中的作用。大肠杆菌iclR基因缺失突变株的生长速率、糖耗速率和乙酸的产量相对于原始菌株都有所降低,但菌体得率略有增加。通过代谢途径的流量比率分析发现基因缺失株的乙醛酸支路得到了激活,33%的异柠檬酸流经了乙醛酸支路;戊糖磷酸途径的流量变小,使得CO2的生成量减少。同时,乙醛酸支路激活,但草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸的流量基本不变,说明磷酸烯醇式丙酮酸-乙醛酸循环没有激活,没有过多的碳原子在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶反应中以CO2形式排出,从而确保了菌体得率。葡萄糖利用速率的降低、乙酰辅酶A的代谢效率提高等使得iclR基因敲除菌的乙酸分泌较原始菌株有所降低。     

钙对花生叶片糖代谢有关酶活性的影响

5mmol／Lca2抑制花生叶片果糖-1,6-二磷酸酯酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸磷酸酯酶、丙酮酸激酶和NADP-磷酸甘油醛脱氢酶活性。以含0、5、15mmol/LCa2 的Hoagland营养液培养花生幼苗,在5mmol/LCa2 条件下,果糖-1,6二磷酸酯酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性最高,0、15mmol／LCa2 均使酶活性降低,光合速率亦呈现相同变化趋势。丙酮酸激酶活性在缺Ca2 时最高,与呼吸速率变化相同。15mmol/LCa2 提高了叶绿素含量。     

父代糖尿病对子代糖代谢的长期影响

探讨父代糖尿病对子代老年期糖代谢的潜在影响。健康雄性SD大鼠经腹腔注射链脲佐菌素(35 mg/kg)建立雄性大鼠糖尿病模型,并与健康SD雌鼠交配所得子代为处理组(STZ-O组);健康雄鼠与健康雌鼠交配所得子代为正常对照组(CON-O组)。两组动物出生后记录出生体重,标准饲料喂养至18月龄,测定随机血糖含量、血清胰岛素含量;进行葡萄糖耐量试验(glucose tolerance test,GTT)、胰岛素耐量试验(insulin tolerance test,ITT)检测胰岛素抵抗情况;丙酮酸耐量试验(pyruvic acid tolerance test,PTT)检测肝脏糖异生情况;经糖原染色观察肝脏糖原沉积情况;以Real-time PCR检测肝脏组织糖异生途径关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)、葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-P)、果糖-1,6-磷酸酶(FBP)mRNA表达水平。结果表明:父代糖尿病可导致子代在老年期出现胰岛素抵抗,同时伴有肝脏糖异生作用增强。其具体作用机制仍有待进一步研究。     

不同糖源及糖水平对大菱鲆糖代谢酶活性的影响

采用34双因素实验设计, 以初始质量为(8.060.08) g的大菱鲆幼鱼(Scophthalmus maximus L.)为对象, 研究在饲料中添加3种糖源(葡萄糖、蔗糖和糊精)及4个水平(0、5%、15%、28%)对大菱鲆肝脏糖酵解关键酶己糖激酶(HK)、葡萄糖激酶(GK)、磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶(PK)和糖异生关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)、1, 6-二磷酸果糖酶(FBPase)活性的影响。结果表明: 饲料糖添加量从0升高到15%时, 大菱鲆的糖酵解酶GK和PK活性随饲料葡萄糖或糊精含量的增加而增加; 当饲料中葡萄糖或糊精含量为28%时, GK和PK活性有下降的趋势。3种糖源的4个添加水平对HK和PFK活性均无显著影响(P 0.05)。添加不同水平的葡萄糖对大菱鲆糖异生途径的PEPCK活性无显著影响(P 0.05), 但在饲料中葡萄糖添加量为5%时显著促进了FBPase活性(P 0.05), 当葡萄糖添加量升高为15%或28%时, FBPase活性与对照组无显著差异(P 0.05)。糊精作为饲料糖源时抑制了大菱鲆肝脏FBPase和PEPCK的活性, 而添加不同水平的蔗糖对FBPase和PEPCK活性的影响均不显著(P 0.05)。总的来说, 从大菱鲆幼鱼肝脏糖代谢角度而言, 在饲料中添加15%的葡萄糖或糊精时, 可以有效促进大菱鲆肝脏糖酵解能力; 较添加葡萄糖, 糊精在促进大菱鲆肝脏糖酵解的同时对糖异生存在一定程度的抑制。蔗糖作为饲料糖源时, 仅在添加量为28%时显著促进糖酵解酶GK活性, 糖酵解其他酶活性以及糖异生酶活性均不受蔗糖水平的显著影响。       

沙棘PEPCK基因的克隆及表达研究

以沙棘为研究对象,通过RACE、基因克隆和定量PCR技术,克隆并分析沙棘磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶基因(PEPCK)的序列信息,以及进化树构建和氨基酸的二级结构分析,比较NaCl胁迫后PEPCK基因的表达变化,为揭示PEPCK基因在沙棘抗性方面的功能研究奠定基础。结果显示:(1)成功克隆了沙棘PEPCK基因,该基因开放阅读框(ORF)为2 001bp,编码666个氨基酸。(2)序列分析表明,沙棘PEPCK与蓖麻、黄顶菊、核桃等序列一致性高达85%以上;进化上沙棘PEPCK基因与蓖麻和狭叶羽扇豆较近,与烟草、拟南芥进化关系较远。(3)在300mmol·L~(-1) NaCl盐胁迫下,沙棘PEPCK基因表达在胁迫组中显著上升,胁迫后7d时为未处理的2.5倍,15d时达到未处理的3.2倍。研究表明,沙棘PEPCK基因在沙棘适应外源盐胁迫的过程中可能发挥了重要作用。     

蓝莓磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因cDNA克隆及表达分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPCase,EC4.1.1.31)在植物代谢过程中发挥重要作用。本研究从蓝莓果实中克隆到磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶编码基因VcPEPC。该基因开放阅读框全长为2 907 bp,可编码968个氨基酸,分子量为110.59 kD。由于该蛋白具有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶结构特征,认为VcPEPC属于PEPcase家族(pfam00311)。二级结构预测表明,VcPEPC蛋白序列含有双螺旋(54.44%)、扩展链(11.67%)、β转角(6.71%)以及无规则卷曲(27.17%)。进化树分析发现VcPEPC与瓜、蓖麻和葡萄遗传距离较近。反转录PCR分析表明,VcPEPC基因在蓝莓根、茎、叶、花、果实中均有表达。在奥尼尔叶片中的表达量高于蓝丰、布里吉塔和夏普兰,在夏普兰绿色大果中表达量较高,成熟后基因表达下调。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的敲除对于谷氨酸棒杆菌V1生理代谢的影响

【目的】L-缬氨酸生物合成的前体物质是丙酮酸。为了增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的代谢流向,优化L-缬氨酸前体物质的供应,以一株积累L-缬氨酸的谷氨酸棒杆菌V1(Corynebacterium glutamicum V1)为对象,构建磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因敲除的重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,并研究pepc敲除后菌株生理特性的改变。【方法】运用交叉PCR方法得到pepc基因内部缺失的同源片段Δpepc,并构建敲除质粒pK18mobsacB-Δpepc。利用同源重组技术获得pepc基因缺陷突变株C.glutamicum V1-Δpepc。采用摇瓶发酵对C.glutamicum V1-Δpepc进行发酵特性的研究。对谷氨酸棒杆菌模式菌株C.glutamicum ATCC 13032、出发菌株C.glutamicum V1和敲除菌株C.glu-tamicum V1-Δpepc的丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)、丙酮酸脱氢酶(Pyruvate dehydro-genase,PDH)、丙酮酸羧化酶(Pyruvate carboxylase,PC)分别进行测定和分析。【结果】PCR验证以及PEPC酶活测定都表明筛选到pepc缺陷的突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc,摇瓶发酵结果表明,突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc不再积累L-缬氨酸而是积累L-精氨酸达到7.48 g/L。酶活测定结果表明出发菌株的PDH和PC酶活均低于模式菌株C.glu-tamicum ATCC13032和重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,出发菌株的PK与PEPC酶活与模式菌株没有较大的差异。【结论】研究表明,通过切断PEPC参与的三羧酸循环的回补途径,增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的流向使丙酮酸向TCA循环的流量增加,精氨酸的累积量提高。同时,以丙酮酸为前体的L-缬氨酸和丙氨酸的积累量降低。