胰岛素受体与底物多肽作用初步研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

糖尿病是一种因胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用不足所致的以高血糖为主要特征的代谢紊乱综合征。糖尿病的慢性高血糖与多种器官损害，功能障碍有关。其是由多种环境因素和遗传因素联合作用而导致的一种慢性高血糖状态的全身代谢性疾病，且近年的发病率有逐年增高的趋势。其中90%患者属于2型糖尿病，严重危害人们的身体健康及生活质量，积极预防此类疾病的发生成为关注的热点。根据国际糖尿病联盟（IDF）12月1日在“2015年世界糖尿病大会”上最新发布的第7版糖尿病概览，世界范围内共有4.15亿成年人患有糖尿病，即每11人中便有1人患有糖尿病。该最新版结合了糖尿病类型，显示自从2013年发布的上版概览以来，全世界共增加了3.1千万的成年糖尿病患者（WHO2012：全世界有3.47亿人患有糖尿病）。其中中国和印度的糖尿病人数最多，分别为1.1亿和6.9千万。

糖尿病最终治疗药物是胰岛素，胰岛素作用于受体后，受体将发生磷酸化，磷酸化的受体将通过多种途径作用于一系列底物，通常认为，胰岛素抗性与磷酸化受体的底物直接相关，因此了解受体底物的结构对于了解糖尿病发生发展并解决糖尿病也有重要意义。胰岛素受体底物(insulinreeeptorsubstrate,IRS)家族是胰岛素/类胰岛素生长因子信号系统上游通路的关键介导者,在维持细胞生长、分裂和代谢中起着重要作用。已有四个成员被鉴定出:IRS-1、IRS-2、IRS-3和IRS-4,其中IRS-1和IRS-2在许多不同的组织细胞中起着特异性作用。IRS介导的胰岛素信号通路与很多其他信号通路存在交叉,它们能干扰胰岛素发挥效应,导致胰岛素抵抗,从而引发糖尿病。IRS蛋白质家族它们在结构上有很大的同源性,拥有多个可与其他具有催化活力蛋白发生相互作用的结构域和磷酸化位点(基序):在IRS分子氨基端有一个可与膜磷脂结合的pH结构域;紧靠PH结构域位于羧基端方向的是一PTB结构域,它参与识别结合胰岛素受体β亚单位上NPEpY基序。含有PH结构域和PTB结构域的晶体结构也已经解出。相对氨基端的PH结构域和PTB结构域,IRS分子的羧基端的保守性较弱,在羧基端有一系列可被磷酸化的酪氨酸和丝氨酸位点。其中,就氨基酸组成而言,IRS-1和IRS-2的COOH-端尾巴最长,拥有20个以上的可被磷酸化的酪氨酸位点,而IRS-3和IRS-4拥有相对较少的可磷酸化位点。这些磷酸化位点起着开关的作用,以招募和调节不同的下游信号蛋白分子。磷酸化的酪氨酸残基与含有SHZ结构域的下游蛋白质发生作用,包括磷脂酞肌醇3激酶调节亚单位、酪氨酸激酶Fyn和Ccsl、酪氨酸蛋白磷酸酶SHP-2/Syp和小接头蛋白分子,如Grb-2、Crk、Nccl等。RIS家族4个成员在机体组织分布、发育表达和细胞内的位置都存在差异。具体来说,IRS-1和IRS-2广泛表达在各种组织中;IRS-3只表达于脂肪组织、口细胞;IRS-4只表达于胸腺、脑和肾等组织。通过干扰小鼠IRS家族成员功能的研究提示IRS-1和IRS-2对胰岛素和IGF-I发挥代谢调节、维持胰岛口细胞功能、促进个体正常生长发育等功能是必需的,而IRS-3和IRS-4可能在IN/IGF信号系统中起着相对富余的作用。而且,IRS-3有个较短的COOH一端,比其他成员少700~800个氨基酸残基,这也使得IRS-3拥有了更少的磷酸化位点。同时,这个较短的RIS-3类似物目前尚未在人体组织中发现,所以,IRS-3在人类代谢疾病中的作用还有待进一步研究。由上面的陈述可知，目前对胰岛素受体底物研究还远远不够，还要对底物作进一步的寻找与研究。本课题将利用猪肝磷酸化胰岛素受体从猪肝胞浆水解液中钓取受体底物结合位多肽，并将所钓取的多肽分离提纯并做序列测定，以及应用生物信息学技术对多肽的高级结构做出预测。研究结果将对了解受体底物关键结构有一定意义。

2. 研究的基本内容与方案

实验的主要内容：

1.考马斯亮蓝法测定胞浆蛋白含量

2.利用hrp标记样品蛋白（多肽）以及sds-page电泳检测

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献和资料，确定实验思路和技术方案；

第3周：完成开题报告，同时进行实验准备；

第4周：利用hrp标记样品蛋白以及sds-page电泳检测；

4. 参考文献（12篇以上）

1.thefirstthreedomainsoftheinsulinreceptordifferstructurallyfromtheinsulin-likegrowthfactor1receptorintheregionsgoverningligandspecificity.meizhenlou,thomasp.j.garrett,neilm.mckern,petera.hoyne.pnasaugust15,2006

2.structureoftheinsulinreceptorectodomainrevealsafolded-overconformation.neilm.mckern,michaelc.lawrence,victora.streltsov.nature|vol443|14september2006

3.张弘，乔志松，冯佑民.胰岛素受体的配体结合结构域的克隆与表达，生物化学与生物物理学报，2000,32(6):627-632

4.岳俊杰，梁龙，王月兰等.胰岛素受体胞外区三维结构的模建及结构功能关系，生物技术通讯，2002，13（1），30-33