乙?；⒈；顽牾；揎椗c2型糖尿病關系的研究進展

楊麗芬，趙鉞沁，周怡昆

1 昆明理工大學醫(yī)學院，昆明650504；2 云南省第一人民醫(yī)院

2型糖尿病(T2DM)是以胰島素抵抗和胰島β細胞功能受損為特征的慢性代謝性疾病，是一種常見的慢性非傳染性疾病，近年來其發(fā)病率逐年升高并呈年輕化趨勢。若長期血糖控制不佳或病程日久，T2DM可導致一系列大血管和微血管并發(fā)癥，如糖尿病腎病、糖尿病視網膜病變、糖尿病神經病變、糖尿病性心臟病等，嚴重影響患者生活質量。蛋白質修飾是指蛋白質在翻譯后的化學修飾，通過改變蛋白質的電性、親水性或疏水性、空間結構等，使蛋白質構象更復雜、功能更完善、作用更專一、調控更精準[1～3]。常見的蛋白質修飾方式有磷酸化、甲基化、乙?；?、丙二?；?、琥珀酰化等。有研究表明，蛋白質修飾能夠通過改變蛋白質的理化性質，從而影響蛋白質空間構象和活性狀態(tài)，進而誘導或抑制胰島β細胞功能損傷和胰島素抵抗，促進或緩解T2DM的發(fā)生、發(fā)展[4，5]。同時，乙?；?、磷酸化等蛋白質修飾方式能夠作用于糖代謝途徑中的多種關鍵酶，通過改變其功能與活性，導致糖代謝紊亂，繼而影響T2DM的發(fā)生、發(fā)展[6]。因此，探索蛋白質修飾或能為T2DM的診斷和治療提供新的思路。本文結合文獻就目前研究較多的乙酰化、丙二酰化和琥珀?；揎椗cT2DM的關系作一綜述。

1 蛋白質修飾概述

廣義上凡是通過化學基團引入或去除進而使蛋白質共價結構發(fā)生改變的，都可以稱為蛋白質修飾。蛋白質修飾方式有多種，如乙酰化、磷酸化、甲基化等，在不同修飾狀態(tài)下蛋白質的功能不同，不同位點進行相同修飾，蛋白質的功能亦不同，如蛋白質中某些位點的磷酸化可能導致其功能激活，而其他位點的磷酸化可能導致其功能抑制。因此，不同的修飾方式對蛋白質功能的影響不同，其對細胞的作用亦不相同[7]。

乙?；揎椩谡婧松锖驮松镏衅毡榇嬖冢侵敢阴；D移酶催化乙酰的乙?；D移至蛋白質多肽鏈賴氨酸殘基上的過程。乙?；揎椨梢阴；负腿ヒ阴；刚{節(jié)，能夠對細胞的物質代謝和能量穩(wěn)態(tài)進行多層次、復雜而又精細的調控；乙?；负腿ヒ阴；富钚缘陌l(fā)揮依賴中間代謝產物，且多種代謝產物能夠調控乙?；负腿ヒ阴；傅拇呋钚訹8，9]。因此，乙酰化修飾是調控細胞代謝的重要機制，與代謝相關性疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關。

丙二酰化修飾是發(fā)生在賴氨酸上的一種進化保守的蛋白質修飾類型。它的發(fā)生依賴于丙二酰輔酶A將丙二酰基團添加到賴氨酸并將其電荷從+1更改為-1，這一變化不僅改變了蛋白質原先的構象和功能，還影響其與靶蛋白的結合[10]。丙二酰化修飾已被證實存在于多種代謝途徑中，如脂肪酸合成與氧化、線粒體呼吸及糖酵解等，但鮮有丙二?；揎椣嚓P生理功能的報道。

琥珀酰化修飾是一種新型的蛋白質修飾方式，是通過酶活性催化和非酶活性催化兩種方式，將琥珀酰基供體上的琥珀基團共價結合至賴氨酸殘基上的過程[11]。類似于乙?；揎?，琥珀?；揎椑苗牾］o酶A來提供琥珀?；?，而且其修飾過程亦是可逆的[12，13]。蛋白質發(fā)生琥珀?；揎椇?，一方面氨基酸殘基因結合了分子量較大的琥珀?；沟鞍踪|結構發(fā)生明顯改變，另一方面因賴氨酸殘基所帶電荷由+1變?yōu)?1，導致蛋白質理化性質和功能發(fā)生改變[14]。

2 乙酰化修飾與T2DM的關系

在糖尿病進程中，胰島素抵抗和胰島β細胞功能損傷與蛋白質乙?；揎椕芮邢嚓P。研究表明，細胞周期素依賴蛋白激酶5(CDK5)是由脯氨酸引導的絲氨酸/蘇氨酸激酶，對真核細胞分裂周期起到磷酸化/脫磷酸化的調控作用；高糖誘導的大鼠CDK5乙?；蓪е翪DK5啟動子甲基化減少，進而促進胰島素抵抗，延緩T2DM的發(fā)生、發(fā)展[15]。

SIRT是一種從細菌到人類高度保守的去乙?；割?。人類SIRT家族中公認的成員有7個，SIRT1～SIRT7。哺乳動物SIRT可與多種蛋白質相互作用，進而調控細胞應激、代謝、衰老及凋亡等過程。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT家族作為一類去乙酰化酶可通過NAD+依賴性去乙?；淖兊鞍踪|活性，從而調控T2DM的發(fā)生、發(fā)展[16]。T2DM患者骨骼肌SIRT1活性與胰島素敏感性和線粒體功能呈正相關關系[17]，乙?；揎椡ㄟ^提高SIRT1活性進而促進T2DM患者胰島素敏感性；SIRT3能夠抑制細胞葡萄糖調節(jié)蛋白乙?；揎?，整合內質網功能，促進胰島素分泌，降低胰島β細胞凋亡和內質網應激，緩解T2DM進展[18]；在SIRT6敲除的小鼠中FOXO1發(fā)生乙酰化修飾能夠誘導其發(fā)生胰島素抵抗[19]?？傊?，乙酰化修飾對T2DM的發(fā)生、發(fā)展至關重要，而SIRT家族在乙?；蛉ヒ阴；^程中發(fā)揮至關重要的作用，可作為乙?；揎椪{控T2DM發(fā)生、發(fā)展的靶標。但乙?；揎梾⑴cT2DM發(fā)生、發(fā)展的具體分子機制仍需進一步研究。

乙?；揎椷€能參與調控糖代謝途徑中的關鍵激酶活性，從糖代謝途徑方面促進T2DM的發(fā)生、發(fā)展。在糖代謝過程中，三羧酸循環(huán)中的8個關鍵酶，包括檸檬酸合酶、順烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶、α酮戊二酸脫氫酶、琥珀酸硫激酶、琥珀酸脫氫酶、延胡索酸酶、蘋果酸脫氫酶，均可被乙?；揎棥Ｆ渲?，蘋果酸的4個賴氨酸殘基被乙?；揎椇罂杉せ钐O果酸，被激活的蘋果酸經NAD+氧化形成草酰乙酸，能夠提高三羧酸循環(huán)，從而調控機體葡萄糖水平，緩解胰島素抵抗，延緩T2DM的發(fā)生、發(fā)展[20]。因此，三羧酸循環(huán)途徑中參與糖代謝的關鍵酶乙?；揎椝浇档?，能夠抑制三羧酸循環(huán)和糖酵解過程，從而加速T2DM的發(fā)生、發(fā)展。

3 丙二?；揎椗cT2DM的關系

丙二?；?011年被首次發(fā)現(xiàn)在賴氨酸上的一種進化保守的蛋白質修飾方式。在丙二酰化修飾過程中，丙二酰輔酶A具有關鍵性作用。丙二酰輔酶A將丙二?；鶊F添加到賴氨酸上，進而改變蛋白質原先的構象和功能[10]。近年研究發(fā)現(xiàn)，丙二酰輔酶A能夠參與T2DM的發(fā)生、發(fā)展。丙二酰輔酶A脫羧酶在肝內過表達能夠降低丙二酰輔酶A表達，逆轉胰島素抵抗，進而延緩T2DM的發(fā)生、發(fā)展[21，22]；2-異丙基-5-甲基-1，4-苯醌通過下調丙二酰輔酶A，通過抑制丙二?；{節(jié)葡萄糖水平，從而改善高糖環(huán)境下胰島β細胞功能損傷[23]。糖代謝相關蛋白丙二酰化修飾上調能夠明顯降低細胞中糖酵解通量，促進T2DM的發(fā)生、發(fā)展[24]。因此，降低糖代謝相關蛋白丙二酰化修飾可能有助于提高T2DM患者糖代謝水平。

另外，SIRT家族成員SIRT5在丙二酰化修飾中亦具有重要作用。如在過量棕櫚酸和葡萄糖環(huán)境下，SIRT5能夠抑制線粒體蛋白丙二?；?，緩解胰島β細胞凋亡和功能損傷，進而促進胰島素分泌，抑制T2DM的發(fā)生、發(fā)展[25]；棕色脂肪組織缺失SIRT5，能夠促進線粒體蛋白丙二?；?，導致線粒體功能損傷，繼而引起胰島β細胞功能損傷，促進T2DM的發(fā)生、發(fā)展[26]；在糖酵解/糖異生途徑中，丙二?；荢IRT5的直接靶標[27]，當SIRT5缺失時，賴氨酸被丙二?；揎?，通過對糖酵解通量的負反饋調節(jié)，將葡萄糖從糖酵解中氧化分解轉向糖原合成或戊糖磷酸途徑，進一步抑制糖酵解通量，上調機體葡萄糖水平，從而促進T2DM的發(fā)生、發(fā)展[28]。

總之，SIRT5、丙二酰輔酶A可作為預防和治療T2DM發(fā)生、發(fā)展的分子靶標，但二者通過丙二?；揎椪{控T2DM發(fā)生、發(fā)展的具體分子機制仍需進一步研究。

4 琥珀?；揎椗cT2DM的關系

琥珀酰輔酶A是三羧酸循環(huán)、卟啉合成等代謝途徑中的重要中間代謝產物，其穩(wěn)態(tài)對正常細胞的生理學功能至關重要。與丙二酰化修飾的功能相似，琥珀?；揎椝缴险{對三羧酸循環(huán)和細胞糖酵解功能亦具有抑制作用。

有研究表明，高糖可誘導琥珀酰輔酶A上調，導致更多糖酵解相關蛋白發(fā)生琥珀酰化修飾，促進葡萄糖積累，從而導致胰島素抵抗[29]。在不同生物體中，大多數與三羧酸循環(huán)相關的酶可發(fā)生琥珀酰化修飾，如在三羧酸循環(huán)中發(fā)揮限速作用的異檸檬酸脫氫酶1[14]。

SIRT家族能夠調控琥珀酸脫氫酶復合物，從而在糖酵解和三羧酸循環(huán)中發(fā)揮重要作用。其中，SIRT5作為去琥珀酰化的關鍵蛋白，可去除琥珀酸脫氫酶和丙酮酸脫氫酶復合物賴氨酸殘基上的琥珀酰輔酶A基團，使蛋白質去琥珀酰化。丙酮酸脫氫酶復合物活性與機體葡萄糖代謝密切相關，故丙酮酸脫氫酶復合物功能障礙與T2DM的發(fā)生、發(fā)展密切相關。當SIRT5缺失時，組蛋白及糖酵解相關蛋白質發(fā)生琥珀?；揎?，琥珀酸脫氫酶和丙酮酸脫氫酶復合物水平下調，進而導致糖代謝途徑失衡，為T2DM的發(fā)生、發(fā)展提供了必要條件[30]。盡管目前的研究證實，琥珀酰化比甲基化、乙?；鹊鞍踪|修飾方式更易引起蛋白質結構和功能變化，但琥珀酰化修飾在T2DM發(fā)生、發(fā)展中作用的研究尚少，其具體的分子機制有待于進一步深入研究。

綜上所述，乙?；?、丙二?；㈢牾；N蛋白質修飾方式均能通過改變蛋白質構象和功能，參與糖代謝或糖酵解途徑，促進或改善胰島素抵抗及調控胰島β細胞增殖或凋亡，繼而在T2DM的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。目前，這三種蛋白質修飾方式在T2DM發(fā)生、發(fā)展中的具體分子機制還不十分清楚，仍需要進一步深入研究。