氢气效应分子PGC1-α
发布时间：2023-03-06本文来源： 氢思语
最近日本学者发现，氢气对角膜细胞内一种能调节线粒体功能的蛋白PGC-1α产生很大影响，这一作用可能对理解氢气的生物学效应提供重要理论基础，线粒体是细胞能量工厂，任何能影响线粒体功能的方法都会对细胞功能产生巨大的作用，例如体育锻炼能对健康产生促进作用，其中一个作用基础就是线粒体功能的增强，而且这种作用和PGC-1α的作用有关。二甲双胍是一种治疗糖尿病的最理想药物之一，其作用靶点之一也是促进了PGC-1α的作用。现在我们发现氢气能增加PGC-1α的水平和功能，如果对更多细胞都能产生类似作用，而且这种可能性非常高，那么意味着氢气是一种运动模拟物，或者说氢气能模拟运动锻炼的作用，促进细胞能量代谢。氢气也具有类似二甲双胍样效应，对糖尿病治疗，抗衰老，预防癌症都可以发挥作用。过去的各种关于氢气效应的证据，也和这种推测一致。
Kasamatsu M, Arima T, Ikebukuro T, et al. Prophylactic Instillation of Hydrogen-Rich Water Decreases Corneal Inflammation and Promotes Wound Healing by Activating Antioxidant Activity in a Rat Alkali Burn Model[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(17): 9774.
关于PGC-1α，我们今天给大家介绍一篇综述，有利于我们对这种线粒体调节因子的了解。简单说这种分子是一种转录激活因子，是能影响其他转录因子活性的一个关键分子，而转录因子具有调节多种基因表达的作用，重要的是这种转录因子激活分子主要能调节线粒体能量代谢相关的基因。因此曾经被作为线粒体调节关键因子。许多线粒体功能的研究，都会对这个分子的水平和转录激活活性非常重视。
为了达到最佳性能，所有生命系统必须在能量摄入、储存和消耗之间保持一个紧密的平衡。这种平衡必须既稳健又灵活，以适应非常不同的情况，如运动或休息，饥荒或盛宴。生物体依靠精细调整和复杂的信号网络来应对所有这些可能性。反过来，这些网络的功能障碍和扰动会导致代谢失衡，如果不加以纠正，就会诱发肥胖或糖尿病等疾病。
细胞内的代谢平衡由一个复杂的调节回路维持，而这一回路在很大程度上受转录机制的控制。这些通路意味着许多转录因子直接接触DNA，并在基因表达和转录共调节因子中执行主要变化，这些转录共调节因子负责对转录反应进行微调。因此，转录共调节因子被认为是代谢的感受器，它将代谢的变化转化为基因表达的改变，并且有人认为这些辅因子的异常信号传导可能导致常见代谢紊乱的发病机制。过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α (PGC-1α)在代谢控制中的作用可能是最好的证明。线粒体生物发生和能量消耗的主要调节因子。PGC-1α具有多种代谢功能。在棕色脂肪组织(BAT)中，PGC-1α作为一种冷诱导蛋白，控制适应性产热。空腹诱导肝脏PGC-1α表达，从而增加糖异生，而在骨骼肌和心肌运动中增加了PGC-1α介导的线粒体生物发生和呼吸。因此，随着能量需求增加的条件诱导PGC-1α的表达，PGC-1α的表达似乎可以很好地反映细胞的能量需求。PGC-1α通过调节大量转录因子的活性来完成所有这些任务，这些转录因子包括过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR) γ、PPARα、雌激素受体相关α (ERRα)、FoxO1(7)、肝细胞核因子4α (HNF4α)和核呼吸因子1 (NRF1)。PGC-1α调节许多参与糖异生、脂肪酸合成、氧化或糖酵解等代谢途径的基因。
代谢途径受环境或激素刺激的不同水平控制。这种控制至少部分是在基因表达的转录水平上实现的。基因表达的调节是由特定的转录因子执行的，但还有另一种水平的调节是由一组被称为转录共激活因子的蛋白质来调节这些因子。在哺乳动物中，过氧化物酶体增殖物激活受体γ (PPARγ)辅激活因子-1α (PGC-1α)是转录共激活因子调节代谢途径的最典型例子之一。PGC-1α被控制能量和营养稳态的信号激活。值得注意的是，PGC-1α可诱导和协调以下基因表达:刺激线粒体生物发生的基因表达和棕色脂肪中的产热程序、骨骼肌中的纤维类型转换，以及与肝脏内快速反应相关的代谢通路。PGC-1α通过与与代谢基因启动子结合的转录因子的特异性相互作用来激活基因表达。这些转录因子可以普遍存在于核呼吸因子或组织富集因子，如PPARγ(棕色脂肪)、肝细胞核因子(HNF4α)(肝脏和胰腺)和肌肉增强因子(MEF2s)。PGC-1α在多种组织中控制重要的代谢途径，这一事实提示它可以成为抗肥胖或糖尿病药物的治疗靶点。
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