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2-氧代己二酸脱氢酶抑制对大鼠脑代谢的延迟影响与蛋白质戊二酰化有关
Frontiers in Medicine ( IF 3.1 ) Pub Date : 2022-06-01 , DOI: 10.3389/fmed.2022.896263
Alexandra I Boyko 1 , Irina S Karlina 2 , Lev G Zavileyskiy 1 , Vasily A Aleshin 3, 4 , Artem V Artiukhov 3, 4 , Thilo Kaehne 5 , Alexander L Ksenofontov 3 , Sergey I Ryabov 6 , Anastasia V Graf 3, 7, 8 , Angela Tramonti 9 , Victoria I Bunik 1, 3, 4
Affiliation  

Background

DHTKD1编码的 2-氧代己二酸脱氢酶 (OADH) 氧化 2-氧代己二酸——赖氨酸和色氨酸分解代谢的常见中间体。通过这些途径的大多数低通量和细胞特异性通量,以及 OADH 和普遍表达的 2-酮戊二酸脱氢酶 (OGDH) 的相似活性,与杂合突变的无症状表型一致。DHTKD1基因。尽管如此,OADH/DHTKD1与胰岛素敏感性受损、心血管疾病风险和 Charcot-Marie-Tooth 神经病变有关。我们假设 OADH 的系统意义依赖于其生成用于蛋白质戊二酰化的戊二酰残基。使用 OADH 的药理抑制作用和脊髓损伤 (SCI) 的动物模型,我们探讨了这一假设。

Methods

SCI 的体重下降模型、OADH 定向抑制剂三甲基己二酰膦酸酯 (TMAP) 的单次鼻内给药以及大鼠脑中相关代谢变化的量化采用已建立的方法。

Results

TMAP 诱导的对照、椎板切除 (LE) 和 SCI 大鼠大脑中的代谢变化是长期的和(病理)生理依赖性的。与对照和 LE 大鼠中 OADH 表达成比例的脑蛋白戊二酰化增加代表了 OADH 抑制的长期后果。比例性表明 OADH 的自戊二酰化,这得到我们对重组人 OADH 中戊二酰化 K155 和 K818 的质谱鉴定的支持。在 SCI 大鼠中,TMAP 比 OADH 表达更多地增加脑蛋白的戊二酰化,从而在脑谷胱甘肽代谢中引起强烈扰动。TMAP 在 LE 动物中不会干扰氧化还原代谢,其中 OADH 的抑制会增加去戊二烯酶 sirtuin 5 的表达。结果揭示了脑谷胱甘肽代谢的戊二酰化控制。在大鼠脑中检测到 K451 处丙酮酸脱氢酶复合物 ODP2 亚基的戊二酰化,将 OADH 功能与氧化还原状态所必需的脑葡萄糖氧化联系起来。TMAP 对 OADH 的短期抑制表现为大脑中色氨酸水平升高和 sirtuins 5 和 3 水平降低。

Conclusion

OADH 的药理抑制作用会影响大脑的酰化系统,导致 OADH 和 sirtuin 5 的表达、蛋白质戊二酰化和谷胱甘肽代谢发生长期的(病理)生理依赖性变化。已鉴定的丙酮酸脱氢酶复合物 ODP2 亚基的戊二酰化提供了 OADH 与糖尿病相关的分子机制。





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更新日期:2022-06-01
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