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瘦素受体信号转导研究进展

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 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald学 术 论 坛

2010 NO.10

Science and Technology Innovation Herald

科技创新导报

1 瘦素及瘦素受体

瘦素(leptin) 是肥胖基因(ob) 的表达产物,在下丘脑核区中的瘦素受体(OB-R)介导下,可抑制核区中的基因转录,从而抑制食欲,提高机体代谢,减少脂肪堆积。

不同组织瘦素受体不同,至少可分为六类:OB-Ra、OB-Rb、OB-Rc、OB-Rd、OB-Re以及OB-Rf[1]。OB-Rb属于长型受体,OB-Ra、OB-Rc、OB-Rd、OB-Re及OB-Rf为短型受体,具有信息传递功能。除了可溶性leptin受体OB-Re,其余受体亚型由于彼此之间编码末端结构的外显子不同而各不相同。

2 瘦素受体信号转导

2.1JAK/STAT途径

JAK/STAT[2]途径是介导瘦素信号传递的主要通路。作为JAK家族的成员,胞质酪氨酸激酶结合于OB-R上,其识别位点分布于受体特异的膜近端区域,与OB-R结合的JAK亚型主要是JAKl和JAK2。OB-R蛋白上的Tyr985和Tyrll38被磷酸化后,可作为下游信号分子的结合位点。

STATs与细胞膜上的OB-R特异性结合,酪氨酸被JAKs磷酸化后,STATs与受体解离,形成同型或异型二聚体,进入细胞核内调节特异的基因转录和蛋白合成,如c-fos、c-jun等。JAK/STAT信号通路可被细胞因子信号3抑制因子(SOCS-3)所抑制[3],另一个负向调控分子是蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTPlB)[4],激活的STAT3的蛋白抑制因子(PIAS3)也被认为是一种JAK/STAT通路的抑制因子,可阻断STAT3与DNA结合,而对STATl则无此作用。在db/db小鼠中,由于缺乏长型OB-R,JAK/STAT信号通路受阻,但短型受体不能激活STAT蛋白,这表明STATs诱导的信号传递在调控机体能量内环境稳定中起重要作用[5]。

NPY (Neuropeptide Y)和豚鼠相关多肽(agouti—relatedpeptide,AgRP)可促进机体进食,POMC则抑制机体进食。瘦素与其受体特异性结合后,通过JA K/STAT信号通路诱导POMC基因表达,而下调NPY和AgRP基因表达,抑制过量进食,维持机体能量代谢的平衡。2.2MAPK途径

细胞外信号调节激酶(ERKl/2)作为MAPK家族的成员,均为丝/苏氨酸激酶,激活后可介导细胞外刺激引起的信号传递。在瘦素诱导作用下,OB-R中Tyr985与JAKl或JAK2结合后而被磷酸化,为含有SH2域的蛋白提供一个结合位点,其中包括蛋白酪氨酸磷酸酶(SHP-2),SHP-2羧基端酪氨酸被磷酸化后,与它的效应分子Grb2相结合,活化上游信号分子MEKl,激活的MEKl磷酸化ERKl/2后使其激活,最终导致特异的靶基因如c-los或egr-1表达增强[6]。2.3其他途径

虽然上述结果表明JAK/STAT途径与MAPK途径在OB-R信号转导中扮演着重要的角色,但是leptin产生的某些快速效应无法用基因表达理论来解释。例如,leptin能抑制离体下丘脑NPY的释放,leptin还能快速调节大脑中葡萄糖敏感神经元以及胰岛细胞的分泌功能,这些效应可能涉及ATP敏感K+通道的激活[7]。

3 展望

瘦素通过与中枢及外周组织的OB-R结合,在细胞内能与许多信号分子相互作用,激活信号通路,发挥其调节体内脂肪贮存量、能量代谢等功能。瘦素受体具有多种信号转导途径,这些途径的阐明对于研究肥胖与其他瘦素受体相关病症,并找到治

疗疾病新方法有着积极的意义。

参考文献

[1]Tartaglia LA. The leptin receptor. J

Biol Chem 1997;272:6093-6.

[2]Bates SH, Stearns WH, Dundon TA,

Schubert M, Tso AW, Wang Y,etal. STAT3 signalling is required forleptin regulation of energy balance butnot reproduction. Nature 2003;421:856-9.

[3] Bannon AW, Seda J, Carmouche M,

Francis JM, Norman MH, et al. Be-havioral characterization of neuropeptideY knockout mice. Brain Res 2000;16:79-87.

[4] Zabolotny JM, Bence-Hanulec KK,

Haj F, Minokoshi Y, et al. PTP1Bregulates leptin signal transduction invivo. Dev Cell 2002;2:489– 95.[5]Ghilardi N, Ziegler S, Wiestner A,

Stoffel R, et al. Defective STAT sig-naling by the leptin receptor in dia-betic mice Proc Natl Acad Sci U S A1996;93:6231-5.

[6]Tanabe K,Okuya S,Tanizawa Y,et a1.

Leptin induces proliferation of pan-creatic beta cell line MIN6 throughactivation of mitogen-actjvated pro-tein kinase Bioche Biophys ResCommun.1997;241:765—768.

[7]Spanswick D, Smith MA, Groppi VE,

Logan SD, Ashford ML.Leptin in-hibits hypothalamic neurons by acti-vation of ATP-sensitive potassiumchannels. Nature 1997;390:521-5.

①项目基金:浙江省大学生科技创新项目。

瘦素受体信号转导研究进展①

吴乐燕

(浙江师范大学生化学院 浙江金华 321004)

摘 要:瘦素通过与中枢及外周组织的瘦素受体结合,在细胞内能与许多信号分子相互作用,激活信号通路而发挥其功能。本文主要介绍了JAK/STAT与MAPK两种主要信号转导途径以及其它不涉及基因表达的转导途径。关键词:瘦素受体 信号转导 JAK/STAT途径 MAPK途径中图分类号:R3文献标识码:A文章编号:1673-9795(2010)04(a)-0241-01

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