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研究發(fā)現(xiàn)糖的有效利用對克服低氧應(yīng)激有重要作用

作者:宋檢 時間:2022-12-06 來源:互聯(lián)網(wǎng)

生物和人類都可能面對低氧的脅迫。在高原或特殊環(huán)境生活的生物和人類都發(fā)展出一系列適應(yīng)低氧環(huán)境的對策,比如提高氧氣的運(yùn)輸效率或增強(qiáng)氧氣的利用效率。腫瘤細(xì)胞也會造成局部缺氧狀態(tài)。大量的研究證明低氧誘導(dǎo)因子(HIF)和壓力響應(yīng)因子(NF-kB)均參與了生物低氧應(yīng)激和適應(yīng)過程。

昆蟲的氧氣輸送不依靠血液,而是通過發(fā)達(dá)的氣管系統(tǒng)直接將氧氣輸送到各組織和器官。它們除了使用與其他生物類似的機(jī)制適應(yīng)低氧環(huán)境外,是否還存在獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制呢?中國科學(xué)院動物研究所康樂研究組的研究發(fā)現(xiàn),胰島素信號通路調(diào)節(jié)了飛蝗對低氧的適應(yīng)過程。

飛蝗是世界上分布*廣的昆蟲,在青藏高原形成了一個特定的種群,在大約九萬年前與平原種群產(chǎn)生了分化。西藏飛蝗的體型明顯變小,在雅魯藏布江河谷形成穩(wěn)定種群。全基因組重測序結(jié)果發(fā)現(xiàn),一個抑制胰島素受體活性的磷酸酶(PTP1B)編碼基因PTPN1在高原種群中發(fā)生突變并顯示正向選擇效應(yīng)。該酶通過對胰島素受體去磷酸化來抑制胰島素通路的生化過程。平原飛蝗低氧處理后該酶的活性增強(qiáng),從而加強(qiáng)了對胰島素通路的抑制進(jìn)而產(chǎn)生低氧應(yīng)激反應(yīng)。相反,西藏飛蝗體內(nèi)該酶蛋白突變導(dǎo)致個體能保持相對穩(wěn)定的胰島素通路活性,使糖代謝保持在正常水平,從而適應(yīng)高原缺氧狀態(tài)。這啟發(fā)科研人員,應(yīng)對低氧應(yīng)激反應(yīng)也可通過調(diào)整血糖的利用和代謝來克服高原反應(yīng)。這項(xiàng)研究也對低氧相關(guān)的疾病,如肥胖導(dǎo)致的胰島素抵抗、Ⅱ型糖尿病的治療、腫瘤化療處理等提供了借鑒和參考。

該項(xiàng)工作以Genetic Variation in PTPN1 Contributes to Metabolic Adaptation to High-Altitude Hypoxia in Tibetan Migratory Locusts 為題發(fā)表于《自然-通訊》(Nature Communications,DOI:10.1038/s41467-018-07529-8)。動物所博士生丁玎為**作者,中科院院士康樂和副研究員陳兵為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委國際地區(qū)間合作項(xiàng)目(31661143048)和面上項(xiàng)目(31472048)的資助。

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