转录辅助活化因子PGC-1家族的生物学特性及功能

过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助活化因子1(PGC-1)家族共有PGC-1α,PGC-1β和PRC(PGC-1相关因子)3个成员,该家族在机体诸多代谢过程中发挥重要作用,包括调节机体适应性产热、线粒体的生成、脂质代谢、调节血糖平衡及葡萄糖转运、激活糖异生的关键酶和影响肌纤维类型的转换等.成员间功能也存在差异,PGC-1α的上述功能表现的较为明显,而PGC-1β在调节脂肪细胞分化及脂类代谢中具有独特的功能,PRC则仅发现其在调节线粒体的生物合成及细胞增殖中有作用.研究认为,通过调节PGC-1家族的生理功能,可治疗肥胖及糖尿病等疾病,尤其PGC-1β可作为改善机体胰岛素抵抗的新药物靶点.本文就PGC-1家族的特征、生理功能及相互作用研究进行简要综述.     

PGC-1α对骨骼肌肌纤维类型及运动能力的调控作用

过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α(peroxisome proliferator activated receptorγcoactivator-1α,PGC-1α)可调节能量代谢、诱导线粒体生物合成;在骨骼肌中促进肌纤维类型由IIb型或IId/x型向IIa型或I型转化;PGC-1α-b和PGC-1α-c亚型与运动耐力变化关系密切。全身性和骨骼肌特异性调节PGC-1α表达对骨骼肌肌纤维类型的转化和运动耐力的改变具有一定差异。外源性调控PGC-1α表达对提高运动耐力具有广阔发展前景。     

低氧刺激影响PGC-1α表达研究进展

过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator activated receptorγcoactivator-1α,PGC-1α)是参与调控机体线粒体发生、糖脂代谢、适应性产热、肌纤维类型转化等生理过程的关键转录共激活分子。而低氧刺激可通过代偿激活一系列细胞应答机制,促发机体不同组织PGC-1α表达及其介导的细胞信号调控通路重新调整,进而改变机体整个能量代谢体系。本文通过总结低氧浓度、低氧时长等多种刺激因素影响不同组织PGC-1α表达的相关研究,旨在进一步揭示不同组织PGC-1α对其低氧刺激产生代偿适应的分子机制,从而更好地解释低氧刺激下机体PGC-1α在调控全身能量代谢稳态中的重要作用。     

PGC-1α的转录调节和翻译后修饰

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptorγ,PPARγ)辅助激活因子-1α(PPARγcoactivator-1α,PGC-1α)是线粒体生物合成的关键调节分子.外界刺激(寒冷、饥饿、运动)一方面可以改变PGC-1α的基因和蛋白质表达水平,另一方面可以通过翻译后修饰方式调节其蛋白质活性,最终调节细胞能量代谢和线粒体生物合成过程.PGC-1α表达的异常是代谢性疾病及老年性疾病等发病的重要原因.本文就PGC-1α在转录水平和翻译后修饰水平的调节方式的最新研究进展作一综述.     

冷驯化对中缅树鼩PPARα、COXⅡ及PGC-1α基因表达量的影响

为了研究冷驯化条件下中缅树鼩Tupaia belangeri的脂肪组织是否会转化,本研究测定了冷驯化条件下中缅树鼩脂肪组织质量,脂肪转化因子过氧化物酶体增殖激活受体α(PPARα)、环氧化酶-2(COXⅡ)及过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子1α(PGC-1α)基因表达量的变化。结果表明:中缅树鼩冷驯化组无论是褐色脂肪组织(BAT)质量,还是大网膜白色脂肪组织(WAT)质量均较对照组显著增加(P0.01),脂肪转化因子PPARα、COXⅡ及PGC-1α基因表达量也显著上调(P0.01)。以上结果说明中缅树鼩WAT中PPARα、COXⅡ、PGC-1α基因表达量的增加可能诱导了WAT细胞褐变,进而向BAT细胞转化和提高BAT中解偶联蛋白1的表达。     

PGC-1α与炎症反应的研究进展

PGC-1α是共激活转录因子成员,调控线粒体生成相关基因的转录和表达,促进线粒体生成,调节机体的能量代谢。最近的研究发现,PGC-1α也参与机体炎症反应的调控过程。本文从PGC-1α的结构与活性调节、与糖尿病、神经系统疾病的关系等方面综述PGC-1α与机体炎症调控的最新进展。     

氧化还原敏感转录因子调控脂肪分化中的分子机制

由于肥胖及肥胖相关疾病在全球范围内的日益流行,对于人们来说,清楚地认识脂肪组织如何生长变得非常重要。多项研究结果表明,氧化还原敏感转录因子在脂肪细胞分化的过程中起到了关键的作用。通过明确氧化还原敏感转录因子调节脂肪分化的作用机制,可以为干预脂肪分化和肥胖的形成提供理论和实验依据。本文回顾了最近的一些数据来列举包括核因子E2相关因子2(Nrf2),过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(PGC-1α),p53,核因子κB(NF-κB)和叉头转录因子(Fox O)等氧化还原敏感转录因子在脂肪细胞分化中起到的作用,为研究脂肪分化的分子机制和干预肥胖及其相关疾病提供新思路。     

PPARγ/PGC-1α在支气管哮喘豚鼠肺组织中表达及作用

目的:观察PPARγ和PGC-1α在豚鼠支气管哮喘肺组织中表达而探索PPARγ/PGC-1α对哮喘作用机制.方法:加只健康雄性豚鼠随机化原则分成对照组(A组)、哮喘组(B组)、地塞米松(C组)和罗格列酮治疗组(D组)每组10只豚鼠.卵蛋白致敏法复制哮喘模型,第16天始每日诱喘前30min C组和D组分别给予约3至5ml溶有药物的生理盐水灌胃:C组地塞米松2mg/kg,D组罗格列酮4mg/kg连续14天.测细支气管炎症细胞浸润及支气管重塑指标,肺组织病理;原位杂交和RT-PCR检测PPARγ和PGC-1α的mRNA表达免疫组化和Western blot检测肺组织两者蛋白表达.结果:(1)哮喘组出现了明显气道重塑和炎症细胞浸润,地塞米松和罗格列酮对其起抑制作用.(2)原位杂交和RT-PCR显示PPARγ和PGC-1αmRNA哮喘组表达最低四组差异均有统计学差异(P均<0.01);免疫组化和Western blot显示PPARγ和PGC-1α蛋白哮喘组表达几乎都呈阴性而且以核内表达为主,四组差异均有统计学意义(P均<0.01);地塞米松和罗格列酮可上调PPARα和PGC-1γ蛋白以及mRNA的表达.(3)支气管哮喘豚鼠肺组织PPARγ与PGC-1α表达呈正相关,PPARγ和PGC-1α蛋白以及mRNA与浸润的嗜酸粒细胞、Wal%、SMC-A%呈负相关.结论:PPARγ/PGC-1α在卵蛋白致敏急性支气管哮喘模型中表达下降,罗格列酮和地塞米松一样可上调PPARγ/PGC-1α,PPARγ/PGC-1α对哮喘发病起重要作用而可能为哮喘防治开辟新途径.     

热休克转录因子1的抗炎症作用

热休克转录因子1(heat shock factor 1, HSF1)是调节细胞保护性应激蛋白--热休克蛋白表达的主要转录因子,可被热应激、氧化应激等多种理化因素激活.近年研究表明,HSF1具有抗炎症作用:HSF1可抑制TNFα、IL-1β、M-CSF等致炎因子表达,促进IL-10等抗炎因子表达,并降低NF-κB、AP-1等致炎转录因子的活性.HSF1上调热休克蛋白和抑制炎症的双重活性,提示其很可能是联系应激反应和炎症反应的重要因子.     

雷公藤次生代谢产物雷公藤红素含量与环境因子相关性分析

采用多元逐步回归分析对分布于浙江、福建、湖南、湖北和贵州5个省内6类不同居群药用植物雷公藤(Tripterygium wi lfordi i)的160株个体进行了雷公藤红素含量和环境因子的相关性分析。结果表明, 在空间分布上, 各居群间的雷公藤红素含量差异较大, 其中湖南黄岩居群雷公藤红素含量最高, 为1.058 5×10-2g.g-1, 贵州雷山和福建泰宁居群最低,分别为4.988 9×10-3g.g-1和4.988 7×10-3g.g-1; 而在居群内的雷公藤红素含量相对一致, 基本呈正态分布。实验结果表明, 雷公藤中雷公藤红素的积累在很大程度上受环境因子的影响。进一步利用SPSS软件对各个环境因子作逐步回归分析, 表明年均日照时长(X1)、年均降雨量(X2)和土壤含氮量(X5)是影响雷公藤中雷公藤红素含量(Y)的主导因子, 且各因素均与雷公藤红素含量呈负相关。经检验, 回归方程为Y=19.308-0.01 X1-0.02 X2-0.062 X5, R值达到0.917, F检验回归方程的线性关系显著。研究结果表明,环境因子, 特别是日照、水分和土壤含氮量能够影响雷公藤中雷公藤红素的含量。该文还对提高雷公藤中药用成分雷公藤红 素含量的研究策略进行了讨论。     

Molecular Cloning and Sequence Analysis of PGC-1α cDNA in Tibetan Antelope

以藏羚羊(Pantholops hodgsonii)及同海拔分布的藏系绵羊(Tibetan Sheep)的心肌组织为材料,提取总RNA,利用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术扩增出过氧化物酶体增生物激活受体γ辅激活因子-1α(PGC-1α)的基因编码区cDNA片段,与载体连接构建重组质粒,经转化、扩增培养、鉴定后测序.利用生物信息学方法分析显示,藏羚羊和藏系绵羊的PGC-1α基因编码区长度均为2 349 bp,编码797个氨基酸(GenBank登录号分别为:JF449959和JF449960);与其他脊椎动物PGC-1α基因的核苷酸及氨基酸序列相似性达到90％以上;其包含RNA/DNA结合位点、RNA识别基序(RRM)、与核呼吸因子1( NRF-1)及肌细胞增强因子2C(MEF2C)相互作用的区域、富含丝氨酸/精氨酸的结构域、负调节功能结构域、LXXLL模体以及TPPTTPP和DHDYCQ两个保守序列,14个氨基酸差异性位点位于以上部分功能结构域中;此外,磷酸化位点的预测提示藏羚羊可能存在一个潜在的蛋白激酶G的磷酸化位点(第329位的苏氨酸).本研究成功克隆出了藏羚羊PGC-1α基因的编码区序列,为从能量代谢角度深入探讨藏羚羊适应高原的分子生物学机制提供了新的思路.     

藏羚羊PGC-1α基因编码区的克隆与分析

以藏羚羊(Pantholops hodgsonii)及同海拔分布的藏系绵羊(Tibetan Sheep)的心肌组织为材料,提取总RNA,利用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术扩增出过氧化物酶体增生物激活受体γ辅激活因子-1α(PGC-1α)的基因编码区cDNA片段,与载体连接构建重组质粒,经转化、扩增培养、鉴定后测序。利用生物信息学方法分析显示,藏羚羊和藏系绵羊的PGC-1α基因编码区长度均为2 349 bp,编码797个氨基酸(GenBank登录号分别为:JF449959和JF449960);与其他脊椎动物PGC-1α基因的核苷酸及氨基酸序列相似性达到90%以上;其包含RNA/DNA结合位点、RNA识别基序(RRM)、与核呼吸因子1(NRF-1)及肌细胞增强因子2C(MEF2C)相互作用的区域、富含丝氨酸/精氨酸的结构域、负调节功能结构域、LXXLL模体以及TPPTTPP和DHDYCQ两个保守序列,14个氨基酸差异性位点位于以上部分功能结构域中;此外,磷酸化位点的预测提示藏羚羊可能存在一个潜在的蛋白激酶G的磷酸化位点(第329位的苏氨酸)。本研究成功克隆出了藏羚羊PGC-1α基因的编码区序列,为从能量代谢角度深入探讨藏羚羊适应高原的分子生物学机制提供了新的思路。     

PGC-1α和Irisin在运动减肥中的作用机制

运动诱导骨骼肌表达过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子α（peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α）,PGC-1α通过多条途径参与调节骨骼肌的运动适应性。最新的研究发现PGC-1α在骨骼肌中可促进Ⅲ型纤连蛋白结构域5（fibronectin type Ⅲ domain-containing5,FNDC5）的表达,后者被转变为一种新的激素-Irisin。Irisin可使白色脂肪细胞转变为棕色脂肪细胞,因此PGC-1α和Irisin将成为肥胖症防治研究的新靶点。     

PPAR-γ/PGC-1α对支气管哮喘豚鼠肺组织Nrf2/γ-GCS-h作用

目的：观察PPAR-γ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-h在豚鼠支气管哮喘肺组织中表达而探索PPAR-γ/PGC-1α对Nrf2/γ-GCS-h作用。方法：40只健康雄性豚鼠随机化原则分成对照组（A组）、哮喘组（B组）、地塞米松（C组）和罗格列酮治疗组（D组）,每组10只豚鼠,卵蛋白致敏法复制哮喘模型。原位杂交检测PPAR-γ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-hmRNA表达,免疫组化和Western blot检测四种蛋白表达。结果：PPAR-γ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-h的mRNA哮喘组表达最低,四组表达差异有统计学意义（P均〈0.01）;免疫组化和Western blot显示PPAR-γ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-h的蛋白哮喘组表达几乎都呈阴性而且以核内表达为主,四组差异均有统计学意义（P均〈0.01）。PPAR-γ表达与PGC-1α表达呈正相关,γ-GCS-h mRNA表达与PPAR-γ、PGC-1α、Nrf2核内表达均呈正相关,Nrf2表达与PPAR-γ和PGC-1α表达均呈正相关。结论：PPAR-γ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-h在卵蛋白致敏急性支气管哮喘模型中表达下降;PPAR-γ/PGC-1α可通过上调Nrf2/γ-GCS-h表达提高组织的抗氧化能力,因而PPAR-γ/PGC-1α在哮喘的发病和防治可能起重要的作用。     

雷公藤红素对抗过氧化氢诱导肌萎缩性侧索硬化症细胞模型氧化损伤的保护作用

本研究旨在探讨在H_2O_2诱导氧化应激损伤条件下,雷公藤红素对肌萎缩性侧索硬化症细胞模型SOD1~(G93A)NSC34的保护作用及其相关分子机制。用不同剂量H_2O_2、雷公藤红素处理表达人突变SOD1~(G93A)基因的NSC34细胞24 h后,CCK-8试剂检测细胞存活率;丙二醛试剂盒检测细胞内丙二醛水平;real-time PCR检测细胞谷氨酸半胱氨酸连接酶催化亚基(glutamatecysteine ligase catalytic subunit,GCLC)和谷胱甘肽硫转移酶(glutathione S-transferases,GST)的表达水平;Western blot检测药物处理后细胞内MEK/ERK和PI3K/Akt细胞信号通路的激活。结果显示,50 nmol/L雷公藤红素预处理可提高H_2O_2(10μmol/L)损伤后SOD1~(G93A)NSC34细胞的生存率,并使细胞内MDA生成减少,逆转H_2O_2诱导的SOD1~(G93A)NSC34细胞内谷胱甘肽合成相关酶GCLC和GST mRNA表达下调。雷公藤红素处理0.5 h、1 h分别激活SOD1~(G93A)NSC34细胞内MEK/ERK和PI3K/Akt信号通路达峰值,且MEK抑制剂PD98059和Akt抑制剂MK2206可阻断雷公藤红素对相关信号通路的激活效应。PD98059、MK2206预处理30 min均抑制雷公藤红素引起的SOD1~(G93A)NSC34细胞内GCLC和GST上调。以上研究结果提示,雷公藤红素对肌萎缩性侧索硬化症细胞模型SOD1~(G93A)NSC34细胞有抗氧化应激的保护作用,该神经保护作用与雷公藤红素调节SOD1~(G93A)NSC34细胞内谷胱甘肽合成相关酶类生成有关,细胞内MEK/ERK和PI3K/Akt信号通路参与此调节过程。     

雷公藤红素对过氧化氢诱导肌萎缩性侧索硬化症细胞模型氧化损伤的保护作用

本研究旨在探讨在H2O2诱导氧化应激损伤条件下,雷公藤红素对肌萎缩性侧索硬化症细胞模型SOD1G93ANSC34的保护作用及其相关分子机制。用不同剂量H2O2、雷公藤红素处理表达人突变SOD1G93A基因的NSC34细胞24h后,CCK-8试剂检测细胞存活率;丙二醛试剂盒检测细胞内丙二醛水平;real-time PCR检测细胞谷氨酸半胱氨酸连接酶催化亚基(glutamate-cysteine ligase catalytic subunit, GCLC)和谷胱甘肽硫转移酶(glutathione S-transferases, GST)的表达水平;Western blot检测药物处理后细胞内MEK/ERK和PI3K/Akt细胞信号通路的激活。结果显示,50 nmol/L雷公藤红素预处理可提高H2O2 (10 μmol/L)损伤后SOD1G93ANSC34细胞的生存率,并使细胞内MDA生成减少,逆转H2O2诱导的SOD1G93ANSC34细胞内谷胱甘肽合成相关酶GCLC和GST mRNA表达下调。雷公藤红素处理0.5 h、1 h分别激活SOD1G93ANSC34细胞内MEK/ERK和PI3K/Akt信号通路达峰值,且MEK抑制剂PD98059和Akt抑制剂MK2206可阻断雷公藤红素对相关信号通路的激活效应。PD98059、MK2206预处理30 min均抑制雷公藤红素引起的SOD1G93ANSC34细胞内GCLC和GST上调。以上研究结果提示,雷公藤红素对肌萎缩性侧索硬化症细胞模型SOD1G93ANSC34细胞有抗氧化应激的保护作用,该神经保护作用与雷公藤红素调节SOD1G93ANSC34细胞内谷胱甘肽合成相关酶类生成有关,细胞内MEK/ERK和PI3K/Akt信号通路参与此调节过程。     

白色脂肪棕色化调控途径的研究进展

肥胖及其代谢综合征已成为危害人类健康的公共卫生问题,因此,安全有效的减脂方式成为当今医学研究的热点之一。白色脂肪棕色化概念的提出,开辟了减肥的新方向。研究发现过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)和锌指蛋白16(PRDM16)在白色脂肪棕色化的过程中发挥核心转录调控作用。内分泌调节、神经调节都通过这些蛋白调控脂肪棕色化的功能,另外,越来越多的micro RNA也被证实参与其中。因此,相关调控机理的探讨,有望为肥胖、糖尿病等代谢性疾病的预防和治疗提供新的作用靶点。     

雷公藤次生代谢产物雷公藤红素含量与环境因子相关性分析

采用多元逐步回归分析对分布于浙江、福建、湖南、湖北和贵州5个省内6类不同居群药用植物雷公藤（Tripterygium wilfordil）的160株个体进行了雷公藤红素含量和环境因子的相关性分析。结果表明,在空间分布上,各居群间的雷公藤红素含量差异较大,其中湖南黄岩居群雷公藤红素含量最高,为1．0585×10^-2g·g^-1,贵州雷山和福建泰宁居群最低,分别为4．9889×10^-3g·g^-1和4．9887×10^-3g·g^-1;而在居群内的雷公藤红素含量相对一致,基本呈正态分布。实验结果表明,雷公藤中雷公藤红素的积累在很大程度上受环境因子的影响。进一步利用SPSS软件对各个环境因子作逐步回归分析,表明年均日照时长（X）、年均降雨量（X2）和土壤含氮量（蚝）是影响雷公藤中雷公藤红素含量（Ⅵ的主导因子,且各因素均与雷公藤红素含量呈负相关。经检验,回归方程为Y=19．308-0．01X1-0．02X2—0．062X5,雅达到0．917,F检验回归方程的线性关系显著。研究结果表明,环境因子,特别是日照、水分和土壤含氮量能够影响雷公藤中雷公藤红素的含量。该文还对提高雷公藤中药用成分雷公藤红素含量的研究策略进行了讨论。     

运动提高沉默信息调节因子2相关酶1改善阿尔兹海默症

阿尔兹海默症(Alzheimer's disease, AD)是一种神经退行性疾病,β-淀粉样蛋白(β-amyloid, Aβ)沉积和Tau蛋白过度磷酸化是其主要病理特征。沉默信息调节因子2相关酶1 (silent mating-type information regulation 2 homolog 1, SIRT1)具有去乙酰化作用,能够使多种类型组蛋白及非组蛋白脱乙酰化,在AD发病过程中占据重要地位。近年研究发现,运动能够激活SIRT1减缓AD进程,其机制可能是:抑制β-分泌酶活性、提高α-分泌酶活性,减少Aβ生成;减少过度磷酸化Tau蛋白集聚;与过氧化体增殖物激活型受体γ辅激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α)相互作用以促进线粒体生物发生;上调同源性磷酸酶张力蛋白诱导激酶1(phosphatase and tensin homolog induced putative kinase1,PINK1)/Parkin信号通路改善线粒体自噬;去乙酰化核转录因子-κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)以抑制神经炎症;提高海马中脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)、神经胶质源性营养因子(glial cellline-derived neurotrophic factor,GDNF)等营养因子的蛋白质水平,以及抑制ApoE4基因进而增强神经元突触可塑性。本文总结了运动通过调控SIRT1改善AD的作用和机制,为预防及治疗AD提供新的思路。     

白藜芦醇对高糖刺激下人肾小管上皮细胞发生EMT的作用

该文研究了白藜芦醇及其下游信号分子沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,SIRT1)对高糖培养条件下人肾小管上皮细胞(HK-2)转化的作用和机制。体外常规培养HK-2细胞,采用Western blot检测平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、E-钙黏着蛋白(E-cadherin)及信号蛋白SIRT1、过氧化物酶体增殖物激活受体γ协同刺激因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1α,PGC-1α)的蛋白表达,采用细胞免疫荧光对SIRT1的表达进行检测。与高糖刺激0 h组相比,高糖刺激12,24,48 h均导致HK-2细胞SIRT1蛋白明显减少,且随时间呈下降趋势;低糖培养细胞0,12,24,48 h的SIRT1蛋白表达没有明显差异。白藜芦醇明显提高高糖培养条件下HK-2细胞的SIRT1表达,而SIRT1特异性抑制剂EX527能够减弱白藜芦醇的作用。进一步的研究表明,白藜芦醇能够明显增加HK-2细胞中E-钙黏着蛋白的表达,抑制高糖导致的α-SMA表达升高,而EX527对高糖诱导的HK-2细胞转分化没有显著影响。此外,研究发现,白藜芦醇能够明显增加高糖刺激下HK-2细胞PGC-1α蛋白表达。该研究结果提示,白藜芦醇可能通过SIRT1和PGC-1α信号通路抑制了高糖诱导的HK-2细胞转化过程。