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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—磷酸),可由ATP水解失去
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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
线粒体内膜
线粒体内膜
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
注入Met后,AMPK被磷酸化激活,但AMP/ATP比值随时间几乎不变
注入Met后,AMPK被磷酸化激活,但AMP/ATP比值随时间几乎不变
,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。
①利用“MET-P”探针钓取靶蛋白的原理为
通过生物素与亲和素结合,将能与MET-P结合的蛋白质间接地固定在特定介质上
通过生物素与亲和素结合,将能与MET-P结合的蛋白质间接地固定在特定介质上

②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
空间结构(和功能)
空间结构(和功能)
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
设计思路:利用基因工程敲低或敲除PEN2基因,加入Met,检测溶酶体上AMPK的磷酸化情况;预期结果:实验组加入Met后,溶酶体上AMPK磷酸化水平很低(不发生磷酸化)
设计思路:利用基因工程敲低或敲除PEN2基因,加入Met,检测溶酶体上AMPK的磷酸化情况;预期结果:实验组加入Met后,溶酶体上AMPK磷酸化水平很低(不发生磷酸化)

(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
Met只激活溶酶体上的AMPK,避免全面激活引起机体的不良反应
Met只激活溶酶体上的AMPK,避免全面激活引起机体的不良反应

【答案】2;线粒体内膜;注入Met后,AMPK被磷酸化激活,但AMP/ATP比值随时间几乎不变;通过生物素与亲和素结合,将能与MET-P结合的蛋白质间接地固定在特定介质上;空间结构(和功能);设计思路:利用基因工程敲低或敲除PEN2基因,加入Met,检测溶酶体上AMPK的磷酸化情况;预期结果:实验组加入Met后,溶酶体上AMPK磷酸化水平很低(不发生磷酸化);Met只激活溶酶体上的AMPK,避免全面激活引起机体的不良反应
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/4 8:0:5组卷:19引用:2难度:0.5
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