于洪涛教授Cell发布糖尿病研究重要发现

　　

生物通报道  德克萨斯大学西南医学中心的研究人员发现，对细胞分裂定时进行起重要作用的一些蛋白还兼职调控了血糖水平。这项研究发布在6月30日的《细胞》（Cell）杂志上。

这篇论文的资深作者是德克萨斯西南医学中心药理学教授、霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员于洪涛（Hongtao Yu）博士。于教授的主要研究领域包括细胞周期检查点、染色体分离、DNA修复、组蛋白修饰，以及蛋白质结构与折叠等。

今年3月，于洪涛教授领导德克萨斯大学西南医学中心的研究人员确定了在细胞分裂中起重要作用的一种酶的原子结构，填补了细胞生物学研究中的一个重要空白。相关论文发表在Nature杂志上（于洪涛教授Nature填补细胞生物学重要空白 ）。

于洪涛说：“尽管几十年前人们就已经知道了胰岛素信号的主要框架，然而近几年来却未发现新的重要的调控因子。排除万难，我们鉴别出了这一重要细胞信号通路一个新的调控机制。”

这项研究发现，长期以来与细胞分裂定时相关的三个“纺锤体检查点”蛋白，对于这一新发现的胰岛素信号调控机制至关重要。

世界卫生组织估计，全球有4亿多人受累于糖尿病。这一疾病破坏了机体维持血糖平衡的能力。随着时间的推移，高血糖水平可以损害全身的神经和血管。

论文的主要作者、于洪涛实验室研究员Eunhee Choi博士说，糖尿病有两种主要形式。在1型糖尿病中，胰腺无法生成胰岛素。在2型糖尿病中，机体生成了胰岛素，但却无法对它做出反应，这种情况被称作为胰岛素抵抗。

Choi博士说，人们很早以前就知道，胰岛素可通过细胞表面的胰岛素受体将来自细胞外部的信号传送至细胞内部。这些受体有两“臂”伸出细胞外，两“臂”伸入细胞内部。

索取详细技术资料，探索Lifetech 膜电位荧光探针FluoVolt如何兼顾快反应和慢反应！

在正常条件下，餐后分泌的胰岛素会与全身的胰岛素受体结合。这种结合会激活胰岛素受体，随后发送信号到细胞内部吸收血液中的葡萄糖，维持血糖平衡。于洪涛教授说，一旦这些受体完成了工作，它们便会在一个叫做内吞作用（endocytosis）的过程中陷入细胞中，因此一些新的受体会在一个精细且精确定时的过程中接替它们在细胞表面的位置，这一过程每天要重复数次。

当于洪涛的实验室正在研究另一个过程：细胞分裂时，科学家们偶然发现了这两个基本过程之间的意外联系。

于洪涛博士说：“当我们正在研究已知调控了细胞分裂过程中染色体分离的纺锤体检查点蛋白质的功能时，意外地发现这些细胞分裂蛋白可以兼职调控胰岛素受体的内吞。”

他解释说，他们研究的三个蛋白对于细胞分裂过程中染色体分离的精确定时至关重要。如果细胞无法在正确的时间进行分裂，生成的子细胞将有错误数量的染色体，这种叫做非整倍性（aneuploidy）的情况常常发生在癌细胞中。

十多年来，于洪涛实验室一直在调查纺锤体检查点蛋白对细胞分裂的控制，他们研究了肝脏中缺失其中一种蛋白p31comet的小鼠。研究人员预期这将成为非整倍体及癌症的一个潜在模型，然而与之相反，小鼠形成了糖尿病。

在进一步的调查研究中，他们发现对于细胞分裂定时至关重要的三个蛋白，似乎也通过定时，尤其是通过它们对胰岛素受体的影响，影响了代谢。肝脏中缺失p31comet的小鼠由于过早地内吞作用，无法将胰岛素受体保留在细胞表面。

于洪涛教授说：“我们的研究提供了一个例子，说明在一个重要的生物学过程（细胞分裂）中一整支重要的调控蛋白是如何招募来控制另一个生物学过程（胰岛素信号）的。两种情况下利用了这些蛋白质之间相同的分子互作，具有显著的机制相似性。这些研究结果有可能对于阐明2型糖尿病的分子基础有着重要的意义，在2型糖尿病中机体生成了胰岛素，但患者由于正在积极调查的一些原因而无法对这一激素产生反应。

“探讨由于p31comet缺陷引起过早的胰岛素受体内吞，是否促成了2型糖尿病患者的胰岛素抵抗将很有意思，”于洪涛说。他计划未来的研究要去探讨这种可能性。

研究人员一开始只是想为罹患新生儿型类早衰症(NPS)的患儿寻求答案，这种罕见遗传病会阻止机体累积脂肪，结果却获得了一个有可能影响数百万2型糖尿病患者生活的研究发现，他们证实高血糖和胰岛素的肥胖/糖尿病患者显示asprosin激素水平高于正常。这项研究发布在2016年4月的Cell杂志上（Cell开辟糖尿病新疗法 ）。

芬兰Wihuri研究所和赫尔辛基大学的研究人员，与美国范德比尔特大学和荷兰格罗宁根大学的科学家们合作，使用重组基因转移技术，发现了一种微调机制，可以用来增加脂肪组织中的血管密度。这能够阻止甚至逆转动物模型中2型糖尿病的发展。该研究发表在2016年4月12日的Cell Metabolism杂志（Cell子刊：逆转2型糖尿病的新策略）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Mitotic Checkpoint Regulators Control Insulin Signaling and Metabolic Homeostasis

Insulin signaling regulates many facets of animal physiology. Its dysregulation causes diabetes and other metabolic disorders. The spindle checkpoint proteins MAD2 and BUBR1 prevent precocious chromosome segregation and suppress aneuploidy. The MAD2 inhibitory protein p31comet promotes checkpoint inactivation and timely chromosome segregation. Here, we show that whole-body p31comet knockout mice die soon after birth and have reduced hepatic glycogen. Liver-specific ablation of p31comet causes insulin resistance, hyperinsulinemia, glucose intolerance, and hyperglycemia and diminishes the plasma membrane localization of the insulin receptor (IR) in hepatocytes. MAD2 directly binds to IR and facilitates BUBR1-dependent recruitment of the clathrin adaptor AP2 to IR. p31comet blocks the MAD2-BUBR1 interaction and prevents spontaneous clathrin-mediated IR endocytosis. BUBR1 deficiency enhances insulin sensitivity in mice. BUBR1 depletion in hepatocytes or the expression of MAD2-binding-deficient IR suppresses the metabolic phenotypes of p31comet ablation. Our findings establish a major IR regulatory mechanism and link guardians of chromosome stability to nutrient metabolism.