肥胖是诱发胰岛素抵抗及T2D的主要因素。肥胖患者肝脏脂质蓄积，体内糖脂代谢紊乱，使肝脏葡萄糖生成（HGP）异常增多，血糖升高。有研究表明，在蓄积的脂质中甘油二酯（DAGs）作为信号分子是导致肝脏及全身胰岛素抵抗的关键因素。sn-1,2-DAG是其唯一活性构型，可激活PKCε蛋白，并促进PKCε由细胞质转移至细胞膜上，使胰岛素受体激酶（IRK）上的关键氨基酸，苏氨酸T1160磷酸化，从而破坏IRK环的稳定性，降低胰岛素依赖的PI3K活性。这种失活导致蛋白酶1（PDK1）依赖的AKT活性下降，并通过调节糖原合酶激酶3（GSK3）及其底物糖原合酶（GS）抑制肝脏糖原合成。此外，AKT的失活会抑制FOXO1的磷酸化并促进其核转位，从而增加下游靶基因的表达，促进肝糖异生。因此，抑制sn-1,2-DAG-PKCε信号轴是治疗肥胖型胰岛素抵抗的有效策略。
2022年12月16日，Cell Metabolism刊登了管家婆必出一肖一码一中一特天然药物活性组分与药效国家重点实验室李萍/杨华/郑祖国团队的题为“Discovery of a potent allosteric activator of DGKQ that ameliorates obesity-induced insulin resistance via the sn-1,2-DAG-PKCε signaling axis”的最新研究成果。
该研究利用高内涵筛选结合液质联用技术，筛选出中药活性成分白术内酯II（AT II）可降低肝脏sn-1,2-DAG水平，抑制PKCε活性，改善肥胖型胰岛素抵抗，并发现AT II的作用靶蛋白为DGKQ，深入的机制研究发现AT II别构激活DGKQ，且这一效应具有物种保守性。李萍教授、杨华教授、郑祖国副研究员为通讯作者，郑祖国副研究员、博士生徐殷越为共同第一作者。
sn-1,2-DAG是肥胖诱发胰岛素抵抗的代谢信号分子，但目前还没有针对sn-1,2-DAG开发药物用于治疗胰岛素抵抗。本研究首先利用高内涵技术建立PKCε抑制剂的高通量筛选体系，进一步利用UPLC-TOF MS技术筛选可下调sn-1,2-DAG的活性成分，结果发现白术内酯II（AT II）可下调sn-1,2-DAG水平，抑制PKCε的活性。
为了进一步确证AT II药效作用，首先在细胞水平考察了AT II改善胰岛素抵抗的效应，结果显示AT II可浓度依赖地抑制sn-1,2-DAG-PKCε信号轴，从而改善胰岛素信号通路，抑制肝脏糖异生、促进肝糖原合成。接着利用长期高脂饮食（24周）、短期高脂饮食（1, 2, 4, 6周）和ob/ob小鼠诱导肥胖胰岛素抵抗模型，同样也显示AT II均可改善上述疾病模型下的肥胖型胰岛素抵抗。综合利用多种基因操控和药理学手段，在细胞水平和动物水平均验证AT II改善肥胖型胰岛素抵抗是依赖于肝脏sn-1,2-DAG-PKCε信号轴。
AT II到底是如何通过sn-1,2-DAG-PKCε信号轴发挥改善胰岛素抵抗作用，其作用靶点是什么？研究人员合成了保留AT II原活性的探针（A6），利用化学蛋白质组学、MST、SPR、CETSA、DARTs、非放射性酶活检测等方法，确定AT II可特异性激活二酰甘油激酶θ（DGKQ）。进一步通过DGKQ抑制剂R59022以及DGKQ KO细胞，在细胞水平上证明了AT II通过激活DGKQ，从而抑制sn-1,2-DAG-PKCε信号轴，发挥改善胰岛素抵抗作用；通过建立肝脏特异性Dgkq敲降小鼠，在动物水平验证了AT II改善肥胖型胰岛素抵抗完全依赖于肝脏DGKQ。
最后为了深入探究AT II激活DGKQ的作用机制，构建了DGKQ不同结构域的重组蛋白，通过A6探针进行pull down实验，发现AT II可与DGKQ的CRD和PH结构域结合。通过同源建模、位点突变等，发现CRD结构域中的S193、C204和S241三个氨基酸位点在AT II和DGKQ的结合中起着决定性作用，而PH结构域中的A496、P497和H498三个氨基酸则可能是有助于AT II进入药物结合口袋。
该研究不仅揭示了ATII改善肥胖型胰岛素抵抗的作用靶标与作用机制，而且为肥胖型胰岛素抵抗的药物研发策略提供了借鉴。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.11.012
（供稿单位：中药学院，撰写人：萧海涛，审稿人：黄欣、郑诗翌）