目的:探讨叉头状转录因子O3（FOXO3）在小鼠肝脏糖代谢中的作用。方法:将雄性肝脏激活蛋白（LAP）启动子控制下且表达四环素调节的反式激活因子（tTA）的转基因小鼠（LAP-tTA小鼠）与雌性荧光素酶-tet操作元件（tetO）7-FOXO3的组成型活性等位基因小鼠［（tetO）7.FOXO3CA小鼠］杂交，获得FOXO3CA hep小鼠（tTA +/FOXO3CA +，肝脏FOXO3条件性高表达，7只）。以tTA -和（或）FOXO3CA -小鼠作为对照组（9只）。通过IVIS活体成像、实时荧光定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、Western blotting以及免疫组化检测各组小鼠肝脏FOXO3表达情况，RT-qPCR检测相关糖异生基因［葡萄糖6-磷酸酶（ G6pc）、磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶（ Pepck）、丙酮酸脱氢酶激酶4（ Pdk4）］的mRNA水平。监测小鼠血糖、血清胰岛素，并进行葡萄糖耐量实验以及胰岛素耐量实验。利用免疫组织化学染色评估胰腺胰岛增生、胰岛素以及胰高血糖素表达。组间比较采用 t检验。 结果:IVIS活体成像、RT-qPCR、Western blotting以及免疫组化证实FOXO3CA hep小鼠肝脏FOXO3高表达，且主要表达于肝细胞核内，FOXO3高表达导致肝细胞体积明显小于对照组肝细胞。与对照组相比，7周龄FOXO3CA hep小鼠的空腹血糖水平显著升高［分别为（165.7±24.1）和（87.4±12.1）mg/dl， P<0.001］，糖异生基因 G6pc、 Pepck、 Pdk4的mRNA水平显著增加（均 P<0.001）。与对照组相比，9周龄FOXO3CA hep小鼠空腹血糖下降［分别为（55.6±6.1）和（82.8±17.2）mg/dl， P=0.001］，胰岛素水平显著升高［分别为（10.01±1.56）和（1.50±0.82）ng/ml， P<0.001］。免疫组织化学染色结果提示，FOXO3CA hep小鼠较对照组胰岛细胞显著增生，胰岛细胞呈现胰岛素强阳性，胰岛素耐量实验提示存在胰岛素抵抗。 结论:FOXO3持续高表达可促进肝脏糖异生相关基因的上调、血糖紊乱和胰岛素水平升高、胰岛增生及胰岛素抵抗。

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是C4光合关键酶,有助于植物在非生物胁迫下抵御逆境.异子蓬(Suaeda aralo-caspica)是一种无须Kranz结构即可在单细胞中高效执行C4光合作用的荒漠盐生植物,在C3作物遗传改良方面具有天然优势.以转异子蓬SaPEPC2基因烟草(Nicotiana tabacum)为材料,探讨了其抗旱功能和光合性能.结果表明,过表达SaPEPC2提高了烟草叶片持水能力,可保持叶绿素稳定;积累更多的渗透调节物质,增强了抗氧化酶活性,进而降低了植株体内的活性氧水平,减轻膜损伤程度;同时还增强了烟草抗旱相关基因和内源光合基因的表达,提高了PEPC活性和净光合速率,可能是促进了烟草体内的"类C4微循环"途径所致.研究结果为进一步利用异子蓬单细胞C4途径PEPC基因培育高光效抗逆农作物品种奠定了基础.

目的:探讨磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(PCK1)在小鼠血管平滑肌细胞(VSMCs)增殖及迁移中的作用及机制.方法:用30 μg/L血小板源性生长因子BB(PDGF-BB)诱导小鼠VSMCs增殖和迁移,将小鼠VSMCs分为溶剂对照(vehicle)组和PDGF-BB组,采用Western blot和免疫荧光染色检测PCK1表达水平的变化.使用小鼠Pck1 siRNA(si Pck1)转染小鼠VSMCs沉默PCK1表达,将VSMCs分为vehicle组、si Pck1+vehicle组、PDGF-BB组和si Pck1+PDGF-BB组,采用免疫荧光染色检测细胞增殖能力,CCK-8法检测细胞活力,划痕实验检测细胞迁移能力,透射电镜观察细胞线粒体动力学变化.发动蛋白相关蛋白1(Drp1)基因过表达慢病毒(lenti-Drp1)转染VSMCs使DRP1过表达,将小鼠VSMCs分为PDGF-BB组、si Pck1+PDGF-BB组、lenti-Drp1+PDGF-BB组和lenti-Drp1+si Pck1+PDGF-BB组,再次检测上述指标.结果:PDGF-BB使VSMCs中PCK1和DRP1表达增加,细胞活力升高,Ki-67阳性细胞率增加,划痕愈合率升高,线粒体分裂增加;沉默PCK1表达后以上过程均受到抑制.过表达DRP1后,沉默PCK1表达对VSMCs细胞活力、Ki-67阳性细胞率、划痕愈合率和线粒体分裂的抑制作用明显削弱.结论:PCK1通过调控DRP1表达促进小鼠VSMCs线粒体分裂、细胞增殖和迁移.

背景:白藜芦醇是从植物中提取而来的天然抗氧化剂,其改善运动性疲劳的机制主要集中在氧化应激和炎症反应的保护作用上,此次研究主要从糖异生角度探讨其对运动性疲劳的保护机制.目的:探讨白藜芦醇对运动性疲劳大鼠糖异生的影响.方法:SD雄性大鼠适应性训练1周后随机分为4组,即空白对照组、白藜芦醇组、运动组、白藜芦醇+运动组,每组12只.空白对照组和白藜芦醇组正常饲养,不进行游泳训练;白藜芦醇+运动组和运动组采用负重游泳训练模拟长时间中高强度运动,每天负重5%游泳1 h后,分别灌胃50 mg/kg的白藜芦醇溶液或等体积的二甲基亚砜溶剂,每周6 d,共6周.末次运动后24 h取材,试剂盒检测尿素氮、肌酸激酶、血糖、肝糖原以及肝脏组织中乳酸、丙酮酸水平;微量法检测磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性,酶联免疫吸附法检测葡萄糖-6-磷酸酶活性;RT-PCR检测SIRT1、CREB和PGC-1α的基因表达水平.结果与结论:①运动组大鼠血浆尿素氮和肌酸激酶水平明显升高(均P<0.05),肝脏乳酸、丙酮酸水平和乳酸/丙酮酸比值明显升高(均P<0.01),血糖和肝糖原水平明显降低(均P<0.01);补充白藜芦醇可有效改善以上情况;②运动使大鼠肝脏组织糖异生关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和葡萄糖-6-磷酸酶的活性明显降低(P<0.01,P<0.05),补充白藜芦醇可明显提高磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性(P<0.01);③运动组肝脏组织SIRT1、CREB和PGC-1α的mRNA表达水平明显降低(均P<0.01),补充白藜芦醇可使该通路基因表达水平明显升高;④提示白藜芦醇能缓解长时间中高强度运动导致的运动性疲劳,其机制可能与上调糖异生调控通路、提高限速酶活性、促进肝脏糖异生、升高血糖和肝糖原水平有关.

为了解花生中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)的功能,对二倍体祖先种野生蔓花生(Arachis duranensis)基因组数据库进行分析,发现存在9个AdPEPC基因家族成员,这些基因的序列长度为3584~12956 bp,开放阅读框(ORF)长度为702~3168 bp,分布在3、5、7、8、9、10号染色体上.蔓花生AdPEPC家族蛋白的氨基酸序列中均含有HCO3-结合位点和PEP结合位点等保守结构域,根据序列特征可分为植物型、细菌型和序列较短的PEPC等3类, 同类蛋白序列的同源性较高,基因结构中的内含子与外显子的数目也较相似.基因表达分析表明,多数成员在花或茎中的表达量较高,AdPEPC1;2和AdPEPC4;2在茎中的表达量最高,其他家族成员尤其是AdPEPC2、AdPEPC1;5和AdPEPC1;3在花中的表达量明显高于其他组织,AdPEPC1;5基因在叶中不表达.AdPEPC3在根、茎、叶和花中均不表达,推测该基因为假基因.这为深入研究AdPEPC家族基因的功能奠定了基础.

目的 观察黄秋葵醇提物中槲皮素和异槲皮苷对肝细胞糖异生及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6 Pase)的影响,并探讨其机制.方法 体外培养小鼠原代肝细胞,以乳酸和丙酮酸为糖异生底物.予不同浓度槲皮素、异槲皮苷干预24 h后,葡萄糖氧化酶法测定培养液上清葡萄糖浓度,RT-PCR法检测PEPCK、G6Pase、AMPKα mRNA表达,Western blot法检测总AMPKα、AMPKα Thr172磷酸化水平.结果 与空白组比较,糖异生诱导组上清葡萄糖浓度显著升高(P＜0.01);槲皮素和异槲皮苷干预后,80 μmol/L槲皮素组、异槲皮苷组显著低于糖异生诱导组(P＜0.01);糖异生诱导组PEPCK、G6Pase AMPKα mRNA相对表达显著升高(P＜0.01);80 μmol/L槲皮素组、异槲皮苷组PEPCK、G6Pase表达显著低于糖异生诱导组(P＜0.05).Western blot显示,80 μmol/L槲皮素组、异槲皮苷组AMPKα Thr172磷酸化水平均较糖异生诱导组增加.结论 黄秋葵醇提物中槲皮素和异槲皮苷呈剂量依赖性地抑制体外培养原代肝细胞糖异生及其关键酶基因转录,AMPKα Thr172磷酸化可能与两者抑制糖异生机制有关.

植物的氮素利用受个体遗传、基因调控、基因间相互作用以及信号分子调节等影响,一直是科学探索的热点和重点.近年来,随着基因工程和基因编辑技术的发展,对提高植物氮素利用效率(NUE)的研究也由传统的针对植物本身转到基因工程方向.本文总结了植物氮素利用代谢过程以及利用基因工程技术提高植物NUE的最新成果,着重介绍了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)在维持碳氮代谢平衡和促进氮素利用中的作用,并对今后的研究提出展望,以期为提高作物氮素利用的研究提供新思路.

乙肝病毒X蛋白结合蛋白(hepatitis B X-interacting protein,HBXIP)可以调节乳腺癌中糖代谢重编程.为了研究HBXIP在生理条件下对糖代谢的调节作用及机制,本研究利用Cre/loxP重组酶系统成功构建了肝脏组织中HBXIP特异敲除小鼠.当小鼠接受刺激后,与正常组小鼠相比,肝脏HBXIP敲除小鼠表现基础糖代谢功能异常,如葡萄糖、丙酮酸;相对于对照小鼠,肝脏HBXIP敲除小鼠对糖异生和胰岛素耐受性减弱.RT-PCR、Western blot实验和免疫组化实验结果表明,HBXIP敲除小鼠肝脏组织中糖异生关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)表达显著增加.QRT-PCR分析30例临床肝组织中HBXIP mRNA和PEPCK mRNA表达水平发现,HBXIP与PEPCK表达水平呈负相关.荧光素酶报告基因实验和ChIP实验结果表明HBXIP可以在基因转录水平调节PEPCK表达.以上结果表明,HBXIP通过调节糖异生关键酶PEPCK的表达参与调控小鼠肝脏糖异生.

回补途径和TCA循环在克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)的中心代谢中扮演着十分重要的角色.通过过表达回补途径的关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PPC)和柠檬酸(TCA)循环的关键酶柠檬酸合成酶(GLTA)将磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和乙酰辅酶A节点的碳流引入TCA循环,以考察基于回补途径的TCA循环强化对K.Pneumoniae生长和甘油代谢的影响.结果显示:单独过表达ppc或gltA基因,TCA循环还原和氧化分支的中间代谢产物琥珀酸和α-酮戊二酸分别增加了8.3倍和1.2倍,甘油利用能力明显增强,除2,3-丁二醇外,其他副产物积累量均有所下降,但1,3-PDO产量分别降低了23.3％、5.9％.共表达ppc和gltA基因后,与对照菌相比,生物量降低了35.7％,甘油利用能力进一步增强,1,3-丙二醇产量提高了10.2％,所有副产物积累量均有所减少;与单独过表达ppc或gltA基因相比,乙醇、乳酸、乙酸积累量未有明显变化,但生物量略有提高,2,3-丁二醇积累量显著降低.上述结果表明通过共表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和柠檬酸合成酶强化TCA循环能够提高菌株的甘油利用能力,弱化副产物合成,强化1,3-丙二醇的合成.

启动子是控制基因转录的重要元件,也是合成生物学研究和细胞工厂设计的关键环节.糖酵解途径和三羧酸循环是糖类分解代谢的中心代谢,受到包括启动子强度在内的严格调控.为了筛选一系列能满足合成生物学研究和细胞工厂设计需要的不同强度的内源性组成型启动子,利用报告基因——红色荧光蛋白mCherry和在线分析软件,系统研究了大肠杆菌糖酵解和三羧酸循环中27个启动子的强度和核心结构元件.结果 表明:这些启动子的强度范围变化很大,最强启动子PgapA的强度是最弱启动子PacnA强度的43.6倍;启动子的-10序列和-35序列与它们的一致序列也不完全相同,两者之间的距离为17 ±3bp;但是,启动子的强度和启动子的结构特征基本一致.应用最强启动子PgapA在重组大肠杆菌DH5α△pck中分别表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因和丙酮酸激酶基因,它们的酶活性分别提高了0.32和1.57倍,柠檬酸产量也提高了124.7％和75.5％.这些不同强度的启动子为大肠杆菌的合成生物学研究和细胞工厂设计奠定了一定的基础.