3磷酸甘油醛脱氢酶多功能性及其在糖尿病作用.docVIP

3磷酸甘油醛脱氢酶多功能性及其在糖尿病作用 　【关键词】甘油醛3磷酸脱氢酶类蛋白质类糖尿病 3磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）是糖酵解过程中的一个关键酶。GADPH在同种细胞或组织中表达一般是恒定的，所以把它作为分析其他蛋白质结构和功能的标准或其他基因表达的内参照，很少引起人们的关注。越来越多的研究发现，GAPDH不仅参与能量代谢，还有其他生理功能，特别与糖尿病关系密切。笔者主要围绕GAPDH的基础研究及其与糖尿病的关系作一综述。 1GAPDH的结构与功能 GAPDH几乎在所有组织都高水平表达，但在各组织中或不同亚细胞定位的蛋白高级结构略有差别[12]。GAPDH一般是由4个相同亚基组成的四聚体，每个亚基均含有催化结构域和辅酶结合域。GAPDH与辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）组成全酶才具有催化活性，活性中心半胱氨酸（Cys149）中的巯基对氧化还原剂极为敏感，可被过氧化物（H2O2）、超氧自由基等氧化失活；一些内源性小分子如α微管素亦可抑制其活性，而抗氧化剂、蛋白质二硫键还原酶均可使其恢复活性[34]。 GAPDH是经典的糖酵解酶，但还具有以下生理功能[511]：（1）膜融合：抑制GAPDH活性后能明显抑制有丝分裂后期的核膜组装，而再加入有活性的GAPDH后，核膜组装修复。（2）囊泡运输：参与囊泡转运，且与其糖酵解功能无关。（3）蛋白磷酸转移酶的分子伴侣：为转移抑制基因nm23H1的特异分子伴侣。（4）DNA修复：GAPDH的37KDa亚基与胎盘提取的尿嘧啶DNA糖基化酶（UDG）具有同样的DNA修复活性。（5）其他功能：具有转录调节活性，调节RNA的核输出；介导微管的相互作用；转铁蛋白的活性等。GAPDH同时也参与机体的某些病理生理过程[1214]：（1）介导神经元细胞凋亡：在去除神经生长因子和血清环境下孵育神经元分化细胞PC12，发现核内GAPDH蓄积，随后细胞凋亡；而阻止GAPDH在核内的蓄积后，PC12存活时间延长，染色质凝聚减少。研究发现，GAPDH分子间二硫键的生成及随后的蛋白质寡聚化是阿尔海默病人（AD）及AD转基因小鼠重要的病理生理基础。（2）抗肿瘤的靶基因：已证实二磷酸盐（BPs）具有抗肿瘤作用。BPs能抑制癌细胞株（PC3，DU145，MCF7，T47D）的GAPDH基因表达，推测GAPDH可能为BPs抗肿瘤机制的靶基因。 2GAPDH与糖尿病的关系 2.1对胰岛素通路的调节作用2007年初，Min等首次报道GAPDH能够调节胰岛素通路。研究人员用秀丽隐杆线虫（C.elegans）作为胰岛素抵抗模型，利用RNA干涉（RNAi）等技术，证实GAPDH能够激活磷酸酶的活性，从而对抗磷酸酰肌醇3，4，5三羟甲基氨基甲烷磷酸盐和磷酸酰肌醇4，5二羟甲基氨基甲烷磷酸盐，实现对胰岛素径路的调节。研究还发现一种小分子化合物——GAPDHsegregator(GAPDS)可以抑制突变的线虫患上糖尿病，而这种小分子的目标蛋白就是GAPDH[15]。这一发现为糖尿病治疗提供了一个新的方向。 2.2与糖尿病并发症关系 2.2.1与血管内皮损伤关系血管内皮组织的损伤是糖尿病大小血管并发症的重要病理基础。Brownlee研究发现，抑制线粒体活性氧簇(RoS)的产生可以阻断多元醇旁路、晚期糖基化终末产物（ACEs）生成的增加、蛋白激酶C(PKC)的激活、己糖胺通路的激活，提示糖尿病血管并发症的发生可能存在一共同机制[16]。Du等人证实在非高糖（5mmol/L）条件下，用GAPDH反义寡核苷酸（ODNs）转染牛大动脉内皮细胞，特异抑制GAPDH的活性，可使细胞内的PKC,UDPN乙酰氨基葡萄糖胺，AGEs均明显增加，从而激活相应的蛋白激酶C(PKC)途径、己糖胺通路及蛋白质非酶糖化途径。这与牛大动脉内皮细胞处于在高糖（30mmol/L）环境下激活上述三条通路的程度相似。而用乱序的ODNs（对GAPDH无抑制作用），则与单独在低糖（5mmol/L）环境下相似，不会增加PKC,AGEs等的活性[17]。除了激活上述的三条途径使血管内皮细胞损伤外，抑制GAPDH活性还可以通过激活NFκB使促炎症反应基因表达增加介导血管内皮细胞凋亡，以致内皮组织损伤。 2.2.2与视网膜病变关系糖尿病视网膜病变（DR）属于微血管病变。目前已知，糖尿病早期毛细血管由局部扩张转为狭窄,视网膜因缺血，缺氧的加重导致视细胞超微结构的病理改变，并随病程的进展而加重[18]。但对于发生DR的直接分子机制尚未完全明确。目前认为，DR发生是在遗传的基础上，高血糖导致视网膜多元醇通路活性增强、蛋白质非酶糖基化、自由基氧化作用、局部RAS系统异常等诸多因素共同作用的结果。 越来越多的研究表明，GAPDH核转位与