本发明专利技术公开一种USP4基因在脂肪肝糖尿病疾病中的功能和应用。以USP4基因敲除小鼠和野生型C57小鼠为实验对象，通过高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型，结果表明与野生型C57小鼠对比，USP4‑KO小鼠表现出肥胖，空腹血糖水平高于对照组WT小鼠，肝功能明显差于WT小鼠。通过腹腔注射葡萄糖耐量实验发现USP4‑KO小鼠对葡萄糖的耐受能力明显减弱。从肝脏重量及肝脏/体重比以及脂质成分结果等均说明高脂饮食的USP4‑KO小鼠脂肪肝病变明显严重，脂质蓄积显著增加。因此，USP4可作为筛选治疗脂肪肝和/或II型糖尿病的药物靶标，其促进剂可用于制备治疗脂肪肝和/或II型糖尿病的药物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基因的功能与应用领域，特别涉及一种泛素特异性蛋白酶4(ubiquitin-specificprotease4,USP4)作为靶基因在制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝和/或Ⅱ型糖尿病的药物中应用。
技术介绍
随着人们生活方式的改变，尤其是高能量食品的摄入过多及体力活动减少，糖尿病和脂肪肝的发病率大幅上升，已严重危害到人们身体的健康。Ⅱ型糖尿病(Type2diabetes，T2DM)发病率的增加导致非酒精性脂肪肝病的患病率及病情严重程度也逐步增加。非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholicfattyliverdisease，NAFLD)在非肥胖人群【身体质量指数(BMI)<25kg/m2】中的发病率约为18.4％，在25kg/m2＜BMI＜30kg/m2的人群中约为63.4％，而在BMI＞30kg/m2人群中约为89.1％，NAFLD在Ⅱ型糖尿病患者中的发病率约为50％。儿童NAFLD的发病率也呈上升趋势，约3％，并可能随着年龄增加而增加。非酒精性脂肪肝病是指排除酒精和其他明确因素所致的肝细胞内脂肪过度沉积的疾病，它以病理损伤和肝功能异常为主要特征。包括单纯脂肪变性、脂肪性肝炎(Nonalcoholicsteatohepatitis，NASH)、肝纤维化以及肝硬化。Ⅱ型糖尿病旧称非胰岛素依赖型糖尿病(noninsulin-dependentdiabetesmellitus，简称NIDDM)或成人发病型糖尿病(adult-onsetdiabetes)，是一种代谢性疾病，多在35～40岁之后发病，占糖尿病患者90％以上。特征为高血糖，主要由胰岛素抵抗及胰岛素相对缺乏引起，目前被认为是遗传因素和环境因素共同作用的结果。环境因素中营养摄入过多和体育锻炼减少，都促成了肥胖和胰岛素抵抗。越来越多的证据显示非酒精性脂肪肝病与代谢性疾病之间相互作用相互影响，非酒精性脂肪肝病可以预测Ⅱ型糖尿病的发生和发展，而更严重的是非酒精性脂肪肝可导致Ⅱ型糖尿病大血管、微血管病并发症的发生。非酒精性脂肪肝病的发生多与肥胖、血脂异常、糖耐量异常和胰岛素抵抗等并存。同样，糖尿病也可能是发展为非酒精性脂肪肝的一个独立的危险因素，Ⅱ型糖尿病继发于非酒精性脂肪肝的风险也增加。这启示医生在临床上不能将这两个疾病孤立看待，而且为了预防糖尿病的发生，更应重视对脂肪肝的治疗。目前对于非酒精性脂肪肝和Ⅱ型糖尿病有以下治疗方法。首先要对脂肪肝和糖尿病的患者进行教育管理和心理干预，使患者充分认识和了解疾病，为控制疾病的发展和减少并发症等不良事件做好准备。其次要控制体重及肥胖，通过改变生活方式来减肥是预防和治疗非酒精性脂肪肝及Ⅱ型糖尿病非常安全和有效的方法。减肥的目标是减轻体重的7％～10％，期间要保证平衡饮食以及体育锻炼。减肥能改善胰岛素抵抗、肝功能，提高生活质量。对于那些通过改变生活方式仍不能减轻体重的患者可以考虑通过药物、减重手术达到减肥目的。目前治疗糖尿病的药物有二甲双胍(Metformin)，噻唑烷二酮类(Thiazolidinediones，TZDs)，胰升糖素样肽-1(Glucagon-likepeptide-1，GLP-1)类似物，二肽基肽酶-4抑制剂等。泛素特异性蛋白酶4(ubiquitin-specificprotease4,USP4)是一种重要的去泛素化酶，它通过识别特异性靶蛋白，使之去泛素化来阻碍其降解或改变其特性，在肿瘤、病毒感染及多种信号通路中发挥重要调节作用。人类USP4基因定位于染色体3p21.3区带，哺乳动物细胞的USP4分子由催化区域和非催化区域两部分组成，其催化区域含有特征性的Cys盒和His盒，二者分别包含一个保守的半胱氨酸残基或两个保守的组氨酸残基，由它们参与构成USP4作为巯基蛋白酶的部分活性位点[1]。而泛素样结构域(UBL)和泛素特异蛋白酶结构域(DUSP)则参与构成USP4的大部分非催化区域，其中N端的UBL与DUSP形成双结构域单元[2]。USP4可与A2A受体的羧基端结合，使其去泛素化，避免被降解，即USP4可降低内质网对蛋白折叠的质量控制，使A2A受体在细胞膜表达增加，而后者的进一步活化则导致腺苷酸环化酶cAMP增加，发挥一系列调控效应[3]。磷酸肌醇依赖激酶1(PDK1)介导的磷酸化是多种生长因子活化激酶行使效能必不可少的环节之一，在细胞增殖和代谢等活动中发挥重要作用。PDK1在多种人类细胞系中被单泛素化，表明PDK1泛素化是其常见的调节形式，而USP4则在体内外直接使底物PDK1去泛素化[4]。剪接体的活性和组成也受泛素化调节。剪接体由五个核内小分子核糖核蛋白(U1、U2、U4、U5、U6snRNP)以及其他非snRNP蛋白质所组成。其中Prp19复合物可将U4成员Prp3泛素化，增加其与U5间的亲和力以及U4/U6.U5snRNP的稳定性。USP4可将Prp3去泛素化，使之易从剪接体释放，剪接反应得以循环进行，借此调节剪接体的活性，因此认为Prp3也是USP4的作用底物之一，一旦USP4缺失将阻碍mRNA剪接后的细胞内分布，干扰细胞周期[5]。USP4是经典Wnt信号通路的一种新的负调节因子，可阻碍Wnt信号通路活化后的致癌特性，发挥抑癌作用[6]。选择阅读框结合蛋白1(alternativereadingframe-bindingprotein1,ARFBP1)具有E3泛素连接酶活性，通常被认为是p53的抑制剂，而USP4直接与ARF-BP1结合，通过去泛素化作用使之稳定，进而促进p53的降解。USP4缺失时p53的表达水平和活性上调[7]。USP4可直接结合TβRⅠ，使之去泛素化，从而控制质膜TβRⅠ的水平；而蛋白激酶B(AKT)磷酸化USP4，使细胞核中的USP4重新定位于胞质和胞膜，与TβRⅠ结合，发挥去泛素化作用[8]。USP4最初被认定为癌蛋白，研究报道肾上腺皮质癌变时USP4基因表达上调至少40倍，膀胱癌和前列腺癌组织中USP4的mRNA表达水平较正常组织显著增高3.3倍和3.9倍[9]，肝细胞癌中miR-148a失调可引起USP4过表达，进而导致患者预后变差[10]。此外，研究发现病毒感染后，USP4的表达明显降低，而USP4的过表达可显著增强RIG-I的表达和IFN-β的释放，同时抑制水泡口炎病毒的增殖[11]。参考文献[1]GilchristCA,GrayDA,BakerRT.Aubiquitin-specificproteasethatefficientlycleavestheubiquitin-prolinebond.JBiolChem,1997,272:32280-32285[2]ElliottPR,LiuH,PastokMW,etal.StructuralvariabilityoftheubiquitinspecificproteaseDUSP-UBLdoubledomains.FEBSLett,2011,585:3385-3390[3]MilojevicT,ReitererV,StefanE,etal.Theubiquitin-specificproteaseUsp4regulatesthecellsurfaceleve本文档来自技高网...
【技术保护点】
USP4基因作为药物靶标在筛选保护肝脏及糖代谢的药物中的应用。
【技术特征摘要】
1.USP4基因作为药物靶标在筛选保护肝脏及糖代谢的药物中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的药物是促进USP4基因表达的药物；所述的应用是非诊断和非治疗的。3.USP4在制备保护肝脏及糖代谢的药物中的应用。4.USP4基因作为药物...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红良，黄赞，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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