目的 前胰岛素原信号肽剪切位点突变(A24D)可导致幼年发病的糖尿病,本研究拟在明确突变引发的信号肽剪切异常和内质网中的错误折叠的基础上,进一步探讨由此导致的胰岛素生成障碍、β细胞功能衰竭和糖尿病的分子机制。
方法 (1)应用蛋白杂交和同位素标记追踪法,检测野生型和突变型前胰岛素原在β细胞和293T细胞中的信号肽的剪切方式和效率。(2) 应用同位素标记追踪法、免疫沉淀法和改良的蛋白电泳(Tris-Tricine-urea-SDS-PAGE)技术,检测新合成的野生型和突变型前胰岛素原在内质网中氧化折叠效率及影响。(3)结合同位素标记追踪实验和针对人胰岛素原的特异性放免分析法,明确错误折叠的前胰岛素原对共表达野生型胰岛素原折叠和细胞内转运的影响。(4)应用内质网应激报告系统,检测由前胰岛素原突变所致非折叠蛋白反应和内质网应激情况。(5)结合同位素标记追踪实验和免疫共沉淀,检测突变型前胰岛素原与共表达的野生型胰岛素原在内质网中的异常相互作用,明确由突变所致的成熟胰岛素生成障碍的分子基础。
结果 (1) 前胰岛素原信号肽剪切位点突变,可导致前胰岛素原剪切效率低下和非正常位点的信号肽的异常剪切。(2)错误和/或低效的信号肽剪切可导致胰岛素原在内质网中的错误折叠。(3) 错误折叠的前胰岛素原在内质网中异常堆积,导致非折叠蛋白反应通路的激活和内质网应激。(4) 错误折叠的前胰岛素原可以与共表达的野生型胰岛素原在内质网内发生异常作用,从而影响后者的正常折叠、加工和转运,进而导致成熟胰岛素生成障碍、β细胞功衰竭和糖尿病的发生。
结论 前胰岛素原的信号肽剪切异常导致下游胰岛素原的错误折叠和在内质网内的异常堆积,引发内质网应激,并攻击共表达的野生型胰岛素原,影响其正常折叠和细胞内的转运、加工,进而导致胰岛素生成的减少和糖尿病的发生。