1.
AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)是人体代谢的总开关,通过磷酸化下游多种蛋白质来调控细胞代谢。二甲双胍(Met)是目前应用最广泛的降糖药物,近年来,还陆续发现各种潜在功效。研究表明Met主要通过激活AMPK通路发挥作用。我国科学家针对Met的作用靶点进行了相关研究。
(1)
AMP(腺苷一磷酸),可由ATP水解失去个磷酸基团获得,当细胞缺少能量供应时,AMP/ATP比值升高,磷酸化激活AMPK(P-AMPK),维持机体能量平衡。以往认为Met通过抑制位于的有氧呼吸第三阶段而发挥作用。研究者将5μmol/L的Met注入体外培养的小鼠干细胞,检测结果如图1。
实验数据显示,故Met并非通过提高AMP/ATP的比值激活AMPK。
(2)
研究发现,加入Met后,胞内溶酶体膜质子泵活性降低。为探究Met的靶蛋白是否定位于溶酶体膜,研究者设计了“MET-P”探针寻找特定的靶蛋白,其机理如图2。
用“MET-P”探针钓取靶蛋白的原理为。
经纯化、分析,确定PEN2为Met的靶蛋白。二者结合后,与溶酶体质子泵的ATP6AP1亚基结合形成复合体,导致质子泵改变,最终使溶酶体上的AMPK被磷酸化激活。请利用基因工程的方法验证Met通过靶蛋白PEN2,最终激活AMPK。写出实验组的设计思路及预期结果。
(3)
除溶酶体外,细胞质基质、线粒体内也有AMPK,分别在中等和重度能量不足时被激活。一些药物能全面激活细胞内AMPK,使AMPK磷酸化水平整体升高,造成不良反应。结合本文信息,请表述Met在治疗代谢性疾病中的优势。
【考点】
ATP的化学组成和特点;
ATP的作用与意义;
基因工程的应用;