胰島β細胞數量減少和功能缺失是T2D(type 2 diabetes,2型糖尿病)發生的重要因素,其機制非常復雜,受到大量分子動態調控。目前已報道有多種事件與該過程相關,如內質網應激(endoplasmic reticulum stress)、氧化應激(oxidative stress)、炎癥通路激活及AS(alternative splicing,可變剪切)等,但缺乏系統層面的分析。為了研究胰島衰竭的分子變化過程,我們選擇了與人類T2D表型非常相似的GK(Goto-Kakizaki)大鼠動物模型作為研究對象。利用RNA-Seq和蛋白質組學技術,我們對4到24周不同周齡GK大鼠的胰島組織進行了轉錄組和蛋白質組定量分析。研究發現GK大鼠的胰島衰竭過程呈現出兩個不同的階段特征:在早期階段(4到6周)胰島細胞主要代謝類型由有氧氧化磷酸化逐漸轉向無氧糖酵解,并伴隨低水平炎癥反應及胰島素合成代償性增加;而隨著疾病發展,在后期階段(8到24周)胰島組織炎癥反應急劇增強,同時β細胞功能性代償機制喪失。通過對基因表達水平進行時序分析,我們共發現了 5551個DEGs(differential expression genes,差異表達基因),且其中大部分為首次報道與T2D相關。我們相信這些組學數據對于T2D后續研究和定量分析具有重要參考價值。此外,我們還發現了一個參與胰島β細胞AS調控過程的新蛋白DDX1(DEAD-boxhelicase 1)。通過RNA-Seq和CLIP-Seq聯合分析,我們鑒定出了數百DDX1直接靶向的ASGs(alternative splicing genes,可變剪切基因)。這些基因主要編碼鈣離子結合蛋白、高電壓門控鈣離子通道和跨膜轉運體,與胰島素分泌密切相關。抑制INS-1細胞中的DDX1蛋白表達,可引起細胞中鈣離子濃度降低且胰島素分泌過程受損,表明DDX1在胰島β細胞AS和胰島素分泌過程中有著重要作用。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R587.1
【部分圖文】：

逐漸加入了進來［４３］，如何進行多維度數據聯合分析是現在急需解決的難題，我們需??要定義出能解釋該疾病的最小因子集合，并對差異進行定量描述，這也是目前及未??來Ｔ２Ｄ精準醫療研究的重點［４４］。圖１．２為Ｆｌｏｒｅｚ等最新提出的糖尿病精準醫療工作??模型ｐ２］。??ＣＵｎｉｃａｌ－ｂａｓｅｄ?ｃａｔｅｇｏｒｔｅｔ?ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?ｄａｔａ?Ｏａｔａ－ｄｒｔｖｅｎ?ｃａｔｅｇｏｒｔｅｓ??ＨＭ１ｃ２Ｍ＜９％?Ｃｋｔｔｌｍｙ??ＶＩ—ｉ?蠱魚?＾?￣??Ｉ?？?ｉｎｓｕｌｎ?ｒｅｓ＾ｔｉｎｃｅ??重里?？?０？ｗｎｃｉｒｉｏｎｎａｆｅｏｆ）?＿?Ｃｌｕ？ｌｔｒ３??（Ｗｎｏｎ＾／ｔｒａｎｓａｉｆｔｏｉＫＳ）???ｍ?ＭＭａｂｏｔｏｃｎｉｃｓ?ｐｒａ？ｔ?ＡＴ?Ａｔｔｏｒｗｂｍｙ??ＫＳ?Ａ?？?Ｂｔｏｏｄｍｅｌａｂｏｉａｍｓ?Ｗ??？?Ｔｒｓｓｕ＾－＾ｔｏｆｔｏｔｙ?ｍｅｔａｂｏＭｅ?Ｃｌｕｓｌｔｒ４????ｄｙｎｏｍｃｓ?〇ｃｅｌ／ｌｖｅｉ／??Ｏｕｌｍｉｃｒｏｔｔｏｔ．??Ａ?Ｕｌｔｔｔｙｌｔ?ｂｒｔｗｖｉｏｒｉ??｜｜｜￡?ＨＰ??圖１．２精準醫療在糖尿病中的應用??示意圖表示如何通過多維度的生物大數據整合來實現精準醫療在糖尿病中的應用，建立新的??疾病分類標準，達到更佳有效的治療目的。??６??

凋亡水平明顯較高［６８］。但近期研宄結果表明，胰島Ｐ細胞數量的減少是細胞新生??（ｎｅｏｇｅｎｅｓｉｓ）、增殖（ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ）和調亡共同影響的結果［７（）］。其中新生胰島Ｐ細??胞主要來自干細胞或祖細胞分化（圖１．５）?［７１］，或其他細胞轉化［７２￣７４］，增殖來自胰島??Ｐ細胞的自我復制，而凋亡則是由細胞凋亡通路觸發的細胞程序性死亡。胰島卩細胞??新生、增殖和凋亡均受到細胞內外大量的信號調控，它們的綜合水平決定了胰島Ｐ??細胞數量的多少，Ｅｒｉｃａ?Ｍａｎｅｓｓｏ等利用ＨＩＰ大鼠模型對這一過程進行了數學分析，??１０??

華中科技大學博士學位論文??過程依賴于剪切體（ｓｐｌｉｃｅｏｓｏｍｅ）來執行（圖１．６）?［７８］。其中剪切體由５個ｓｎＲＮＰ，??Ｕｌ、Ｕ２、Ｕ４／Ｕ６、Ｕ５以及近２００個蛋白質共同組成，Ｍａｒｋｕｓ?Ｃ．?Ｗａｈｌ等對其動態組??裝和工作過程進行了詳細描述［７９］。順式調控元件和反式剪切因子的作用關系被稱為??“剪切密碼”，其綜合作用效果決定了剪切信號是促進還是抑制。具體順式調控元??件有?ＥＳＥ（ｅｘｏｎｉｃ?ｓｐｌｉｃｉｎｇ?ｅｎｈａｎｃｅｒ，外顯子剪切增強子）、ＥＳＳ（ｅｘｏｎｉｃ?ｓｐｌｉｃｉｎｇ?ｓｉｌｅｎｃｅｒ，??外顯子剪切沉默子）、ＩＳＥ（?ｉｎｔｒｏｎｉｃ?ｓｐｌｉｃｉｎｇ?ｅｎｈａｎｃｅｒ，內含子剪切增強子）、ＩＳＳ?（ｉｎｔｒｏｎｉｃ??ｓｐｌｉｃｉｎｇ?ｓｉｌｅｎｃｅｒ，內含子剪切沉默子），分別對應外顯子或內含子可以促進或抑制??ＡＳ發生的區域。常見的剪切因子有ＳＲ?（ｓｅｒｉｎｅ／ａｒｇｉｎｉｎｅ－ｒｉｃｈ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ，絲氛酸／精氣??酸富集蛋白）和ｈｎＲＮＰ?（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｕｃｌｅａｒ?ＲＮＰｓ，核不均一核糖核蛋白）蛋白家??族［８（）］
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本文編號：2882831