二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶

1、二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶(DGAT)目錄一、概述一、概述二、二、DGAT作用機(jī)制及分類作用機(jī)制及分類三、三、DGAT的功能研究的功能研究四、四、DGAT的活性檢測的活性檢測五、五、DGAT抑制劑抑制劑一、概述二?；视王；D(zhuǎn)移酶二酰基甘油?；D(zhuǎn)移酶（ Diacylgycerol acyltransferase，DGAT） DGAT 早在早在 1956 年就曾被報道過，但年就曾被報道過，但其研究進(jìn)展緩慢，原因在于其研究進(jìn)展緩慢，原因在于DGAT為一為一種細(xì)胞膜內(nèi)嵌蛋白而難于純化。種細(xì)胞膜內(nèi)嵌蛋白而難于純化。 20世紀(jì)世紀(jì)90年代，年代，DGAT1 和和 DGAT2 基基因先后被發(fā)現(xiàn)，其蛋白也隨后被發(fā)現(xiàn)

2、，因先后被發(fā)現(xiàn)，其蛋白也隨后被發(fā)現(xiàn)，為為DGAT功能的深入研究創(chuàng)造了條件。功能的深入研究創(chuàng)造了條件。2 2型糖尿病，也稱非胰島素依賴型糖尿病；其主要誘因是不型糖尿病，也稱非胰島素依賴型糖尿??；其主要誘因是不良生活方式所導(dǎo)致的肥胖和超重。良生活方式所導(dǎo)致的肥胖和超重。肥胖是一種體內(nèi)脂肪過度積累的病理狀態(tài)，同時也是其他肥胖是一種體內(nèi)脂肪過度積累的病理狀態(tài)，同時也是其他許多疾病的誘發(fā)因素，現(xiàn)已成為一個全球性的健康問題。許多疾病的誘發(fā)因素，現(xiàn)已成為一個全球性的健康問題。過量的過量的三酰甘油三酰甘油被脂肪細(xì)胞吸收是導(dǎo)致肥胖的主要原因。被脂肪細(xì)胞吸收是導(dǎo)致肥胖的主要原因。 DGAT是甘油三酯合成的限速酶，

3、它的是甘油三酯合成的限速酶，它的主要作用機(jī)制是使二酰甘油加上脂肪酸主要作用機(jī)制是使二酰甘油加上脂肪酸?；纬筛视腿?。?；纬筛视腿?。 DGAT是催化三酰甘油最終合成的關(guān)鍵是催化三酰甘油最終合成的關(guān)鍵酶。酶。 DGAT基因缺失或酶活受抑時，可作為基因缺失或酶活受抑時，可作為肥胖和糖尿病治療藥物的靶點。肥胖和糖尿病治療藥物的靶點。二、DGAT 作用機(jī)制及分類DGATDGAT 是一種微粒體酶，該酶與脂肪代謝及是一種微粒體酶，該酶與脂肪代謝及脂類在組織中的沉積有密切關(guān)系，它能夠脂類在組織中的沉積有密切關(guān)系，它能夠催化二酰甘油與酰基輔酶催化二酰甘油與?；o酶 A A 的共價結(jié)合，的共價結(jié)合，從而形成

4、從而形成甘油三酯甘油三酯。作用機(jī)制作用機(jī)制三酰甘油可在非脂肪細(xì)胞可在非脂肪細(xì)胞( (如肝臟、如肝臟、 肌肉和胰島細(xì)胞肌肉和胰島細(xì)胞) )中積蓄而產(chǎn)生脂毒性，中積蓄而產(chǎn)生脂毒性， 這也是導(dǎo)致胰島素這也是導(dǎo)致胰島素抵抗的重要機(jī)制之一。抵抗的重要機(jī)制之一。體內(nèi)合成途徑體內(nèi)合成途徑 3-3-磷酸甘油途徑磷酸甘油途徑單酰甘油途徑單酰甘油途徑GPAT:磷酸甘油酰基轉(zhuǎn)移酶磷酸甘油?；D(zhuǎn)移酶; AGPAT:?；姿岣视王；D(zhuǎn)移酶酰化磷酸甘油?；D(zhuǎn)移酶;PPH- 1:磷脂酸磷酸酶磷脂酸磷酸酶; MGAT:單酰甘油?；D(zhuǎn)移酶單酰甘油?；D(zhuǎn)移酶:DGAT:二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶三酰甘油合成途徑三酰甘油

5、合成途徑目前，根據(jù)目前，根據(jù) DGAT 的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞或亞細(xì)胞定位等的差的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞或亞細(xì)胞定位等的差異，將其分為四種類型：異，將其分為四種類型：DGAT1DGAT2雙功能酶雙功能酶(蠟酯合成酶蠟酯合成酶/二酰基甘油?；；视王；D(zhuǎn)移酶：轉(zhuǎn)移酶： WS/DGAT)胞質(zhì)內(nèi)二酰基甘油?；D(zhuǎn)移酶胞質(zhì)內(nèi)二?；视王；D(zhuǎn)移酶(CytoDGAT) DGAT1DGAT1 屬于酰基輔酶屬于?；o酶 A A 膽固醇酰基轉(zhuǎn)移膽固醇?；D(zhuǎn)移酶家族酶家族 (acyl CoA:cholesterol (acyl CoA:cholesterol acyltransferaseacyltransferase，ACAT)A

6、CAT) DGAT2DGAT2 則屬于單酰甘油?；D(zhuǎn)移酶則屬于單酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶 ( monoacylglycerol acyl transferase( monoacylglycerol acyl transferase，MGAT)MGAT)三、DGAT的功能研究1、二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶、二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶 1 DGAT1屬于包括膽固醇?；D(zhuǎn)移酶屬于包括膽固醇?；D(zhuǎn)移酶1 1(ACAT1)和膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶和膽固醇?；D(zhuǎn)移酶2 2(ACAT2)在內(nèi)的蛋白家在內(nèi)的蛋白家族，一般包含族，一般包含500500多個氨基酸殘基。多個氨基酸殘基。 人體人體DGAT1基因含有基因含有1717個外顯子和個外顯

7、子和1616個內(nèi)顯個內(nèi)顯子，位于人體的第子，位于人體的第8 8號染色體上。號染色體上。 包含多個疏水性區(qū)域以及包含多個疏水性區(qū)域以及6 6 1212個跨膜區(qū)，個跨膜區(qū)，是一個同源四聚體酶，其中是一個同源四聚體酶，其中4 4個亞單位均可個亞單位均可獨立催化甘油三酯的合成。獨立催化甘油三酯的合成。 它也是一種多功能的?；D(zhuǎn)移酶，還能催化它也是一種多功能的?；D(zhuǎn)移酶，還能催化二?；视汀⒁朁S醇和蠟類物的合成。二?；视?、視黃醇和蠟類物的合成。DGAT1跨膜結(jié)構(gòu)示意圖跨膜結(jié)構(gòu)示意圖不同植物不同植物DGAT1基因組結(jié)構(gòu)基因組結(jié)構(gòu) 20002000年，年，Smith Smith 等首次報道在等首次報道在

8、DGAT1 DGAT1 基因敲除基因敲除的小鼠體內(nèi)仍能合成三酰甘油；的小鼠體內(nèi)仍能合成三酰甘油； 當(dāng)被給予正常飲食時，基因敲除小鼠的白色脂肪當(dāng)被給予正常飲食時，基因敲除小鼠的白色脂肪組織的質(zhì)量與正常小鼠幾乎無異，僅脂肪墊質(zhì)量組織的質(zhì)量與正常小鼠幾乎無異，僅脂肪墊質(zhì)量有所減輕；有所減輕； 當(dāng)被給予高脂飲食時，當(dāng)被給予高脂飲食時，DGAT1DGAT1 / / 小鼠體重雖有小鼠體重雖有所增加，但增加程度普遍低于正常小鼠。所增加，但增加程度普遍低于正常小鼠。 此外，此外，DGAT1DGAT1 / / 小鼠表現(xiàn)出能量消耗增加，且小鼠表現(xiàn)出能量消耗增加，且不因高脂飲食而導(dǎo)致肥胖。不因高脂飲食而導(dǎo)致肥胖。

9、Buhman 等等(J Biol Chem， 2002 年年)認(rèn)為，認(rèn)為， DGAT1 并非合成三酰甘油的唯一酶類。并非合成三酰甘油的唯一酶類。 在在 DGAT1 基因缺失的情況下基因缺失的情況下 DGAT2 及甘油二及甘油二酰基轉(zhuǎn)移酶可起代償作用，仍能合成三酰甘油，?；D(zhuǎn)移酶可起代償作用，仍能合成三酰甘油，然而作用程度有限；然而作用程度有限； 當(dāng)當(dāng) DGAT1 / 小鼠被予以高脂飲食時，這種代小鼠被予以高脂飲食時，這種代償作用無法完全替代償作用無法完全替代 DGAT1 功能，因此小鼠體功能，因此小鼠體內(nèi)三酰甘油的合成以及腸道對三酰甘油的吸收內(nèi)三酰甘油的合成以及腸道對三酰甘油的吸收能力均低于正

10、常小鼠。能力均低于正常小鼠。 Chen 等等 ( Endocrinology，2002 年年 ) 發(fā)發(fā) 現(xiàn)，現(xiàn)，DGAT1 / 小鼠對瘦素的敏感度和能量消耗均有所增加，小鼠對瘦素的敏感度和能量消耗均有所增加， 在注射等量瘦素的情況下，在注射等量瘦素的情況下， 其體重減輕程度明顯大其體重減輕程度明顯大于正常小鼠于正常小鼠; 此外，此外， DGAT1 / 小鼠體內(nèi)介導(dǎo)產(chǎn)熱和脂肪酸氧小鼠體內(nèi)介導(dǎo)產(chǎn)熱和脂肪酸氧化的瘦素相關(guān)蛋白化的瘦素相關(guān)蛋白 的表達(dá)水平顯著增加，的表達(dá)水平顯著增加， 體溫也體溫也有所升高有所升高(Chen 等，等， Am J Physiol Endocrinol Metab， 200

11、3 年年) DGAT1 基因的敲除可增加小鼠機(jī)體對瘦素的敏感基因的敲除可增加小鼠機(jī)體對瘦素的敏感性，性， 從而使小鼠可抵抗高脂飲食導(dǎo)致的肥胖。從而使小鼠可抵抗高脂飲食導(dǎo)致的肥胖。 Chen等等(J Clin Invest，2002 年年;J Clin Invest，2003 年年;Diabetes，2004 年年)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng) A Y /a 小鼠小鼠(一種胰島素抵抗的肥胖小鼠模型一種胰島素抵抗的肥胖小鼠模型)的的 DGAT1 基因基因被敲除后，小鼠機(jī)體對胰島素的敏感度及糖耐量被敲除后，小鼠機(jī)體對胰島素的敏感度及糖耐量均增加；均增加； 當(dāng)將該當(dāng)將該 DGAT1 基因敲除的模型小鼠的脂肪組織基

12、因敲除的模型小鼠的脂肪組織植入正常小鼠體內(nèi)后，正常小鼠的胰島素活性亦植入正常小鼠體內(nèi)后，正常小鼠的胰島素活性亦得到增強(qiáng)；得到增強(qiáng)； 推測胰島素抵抗癥狀的緩解可能與推測胰島素抵抗癥狀的緩解可能與DGAT1基因敲基因敲除所引起的脂肪細(xì)胞內(nèi)分泌功能改變有關(guān)。除所引起的脂肪細(xì)胞內(nèi)分泌功能改變有關(guān)。 有學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)有學(xué)者認(rèn)為，當(dāng) DGAT1 基因被敲除后，小鼠肝臟及骨骼基因被敲除后，小鼠肝臟及骨骼肌中三酰甘油水平降低，其脂毒性減弱，故而使得機(jī)體對肌中三酰甘油水平降低，其脂毒性減弱，故而使得機(jī)體對胰島素的敏感度恢復(fù)；胰島素的敏感度恢復(fù)； DGAT1 基因的缺失直接造成胰高血糖素樣肽基因的缺失直接造成胰高血

13、糖素樣肽-1(GLP-1)的的含量升高，從而使得機(jī)體對胰島素的敏感性增強(qiáng)含量升高，從而使得機(jī)體對胰島素的敏感性增強(qiáng)(Ahrn等，等，Am J Physiol Endocrinol Metab，1999 年年)； 基于基于 Smith 等等(Nat Genet， 2000 年年)得到的得到的 DGAT1 / 小小鼠體內(nèi)的二酰甘油水平低于正常小鼠的研究結(jié)果，也有人鼠體內(nèi)的二酰甘油水平低于正常小鼠的研究結(jié)果，也有人認(rèn)為，二酰甘油水平的降低亦從一定程度上緩解了胰島素認(rèn)為，二酰甘油水平的降低亦從一定程度上緩解了胰島素抵抗。抵抗。DGAT1 的研究過程中也出現(xiàn)了一些反常現(xiàn)象：的研究過程中也出現(xiàn)了一些反?，F(xiàn)

14、象：上調(diào)骨骼肌中的上調(diào)骨骼肌中的 DGAT1 水平可改善小鼠的胰島素抵水平可改善小鼠的胰島素抵抗癥狀并緩解炎癥；上調(diào)心臟中的抗癥狀并緩解炎癥；上調(diào)心臟中的 DGAT1 可有效緩可有效緩解脂類對心臟的毒性。解脂類對心臟的毒性。原因：骨骼肌和心臟中原因：骨骼肌和心臟中 DGAT1 水平的上調(diào)，可將細(xì)胞水平的上調(diào)，可將細(xì)胞中導(dǎo)致胰島素抵抗的二酰甘油及引發(fā)過氧化損傷的脂肪中導(dǎo)致胰島素抵抗的二酰甘油及引發(fā)過氧化損傷的脂肪酸轉(zhuǎn)化為脂毒性較低的三酰甘油，酸轉(zhuǎn)化為脂毒性較低的三酰甘油， 因而可改善胰島素抵因而可改善胰島素抵抗或減輕炎癥?？够驕p輕炎癥。 DGAT1 基因敲除研究以及給模型動物使基因敲除研究以及給

15、模型動物使 DGAT1 抑制劑的研究中，抑制劑的研究中，DGAT1 基因敲除或體內(nèi)基因敲除或體內(nèi) DGAT1 受抑均可使機(jī)體對瘦素的敏感性增加，從受抑均可使機(jī)體對瘦素的敏感性增加，從而增加能量消耗并改善糖代謝；而增加能量消耗并改善糖代謝； 此外還使小腸及脂肪細(xì)胞對三酰甘油的吸收和合此外還使小腸及脂肪細(xì)胞對三酰甘油的吸收和合成大幅降低，從源頭上減少體內(nèi)的三酰甘油含量。成大幅降低，從源頭上減少體內(nèi)的三酰甘油含量。 DGAT1水平的上調(diào)雖可暫時減輕模型動物的胰島水平的上調(diào)雖可暫時減輕模型動物的胰島素抵抗癥狀和脂類物質(zhì)對機(jī)體的毒性，但并不能素抵抗癥狀和脂類物質(zhì)對機(jī)體的毒性，但并不能使肥胖和糖尿病獲得控

16、制和緩解。使肥胖和糖尿病獲得控制和緩解。2、二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶、二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶 2 Stone 等等(J Biol Chem， 2004年年)研究發(fā)現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)， 與與 DGAT1 / 小鼠相比，小鼠相比， DGAT2 / 小鼠顯得瘦小，小鼠顯得瘦小，新生小鼠極少吸食母乳且很快死亡，皮膚功能受新生小鼠極少吸食母乳且很快死亡，皮膚功能受到嚴(yán)重破壞是其死亡的直接原因。到嚴(yán)重破壞是其死亡的直接原因。 輕微的抑制作用并不能抑制甘油三酯的合成，而輕微的抑制作用并不能抑制甘油三酯的合成，而過度的抑制又可能導(dǎo)致嚴(yán)重的不良反應(yīng)。過度的抑制又可能導(dǎo)致嚴(yán)重的不良反應(yīng)。不同植物不同植物DGAT2基因組結(jié)構(gòu)基因組

17、結(jié)構(gòu)四、DGAT的活性檢測 植物二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶（植物二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶（DGAT）elisa定量檢測試劑盒定量檢測試劑盒植物二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶（植物二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶（DGAT）elisa定量檢測試劑盒定量檢測試劑盒組織二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶活性薄層色譜熒光法定量檢測試劑組織二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶活性薄層色譜熒光法定量檢測試劑盒盒細(xì)胞二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶活性薄層色譜熒光法定量檢測試劑細(xì)胞二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶活性薄層色譜熒光法定量檢測試劑盒盒細(xì)菌二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶活性薄層色譜熒光法定量檢測試劑細(xì)菌二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶活性薄層色譜熒光法定量檢測試劑盒盒.五、DGAT抑制劑 DGAT 基因敲除可使動物體內(nèi)三酰

18、甘油含量降低，基因敲除可使動物體內(nèi)三酰甘油含量降低，緩解胰島素抵抗癥狀，提示緩解胰島素抵抗癥狀，提示 DGAT 抑制劑可能對抑制劑可能對肥胖和肥胖和 2 型糖尿病有一定治療作用。型糖尿病有一定治療作用。 研究人員從微生物和植物的代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)多種研究人員從微生物和植物的代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)多種具有具有 DGAT 抑制活性的新型化合物，還對已知的抑制活性的新型化合物，還對已知的 DGAT 抑制劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，以期能開發(fā)出高抑制劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，以期能開發(fā)出高效低毒的減肥藥物和效低毒的減肥藥物和 2 型糖尿病治療藥物。型糖尿病治療藥物。1、天然來源的DGAT抑制劑 Tomoda 等等(J Antibi

19、ot，1995 年年 ; J Antibiot，1996 年年) 從從腐質(zhì)霉屬腐質(zhì)霉屬(Humicola)某菌株培養(yǎng)液中分離并鑒定了某菌株培養(yǎng)液中分離并鑒定了5 種具種具有有 DGAT1 抑制作用的三縮酚酸類化合物，抑制作用的三縮酚酸類化合物， 分別命名為分別命名為 amidepsines A-E(1 5)5 5 種化合物對種化合物對小鼠肝微粒體小鼠肝微粒體中中DGAT DGAT 活性的活性的 ICIC50 50 分別為分別為 10.210.2、 19.219.2、 51.651.6、 17.517.5 和和 124124molLmolL1 1除真菌提取物之外除真菌提取物之外，研究人員發(fā)現(xiàn)一些

20、來源于植物的化合物研究人員發(fā)現(xiàn)一些來源于植物的化合物也具有也具有 DGAT1 抑制活性，抑制活性， 如如 Tabata 等從啤酒花中提取的黃等從啤酒花中提取的黃酮類化合物酮類化合物 xanthohumol (6) 和和 xanthohumol B (7) ，以及以及 Choi 等從甘草根中提取的黃酮類化合物等從甘草根中提取的黃酮類化合物 glabrol (8)(6)(7)(8) 化合物化合物 6 和和 7 對小鼠肝微粒體中對小鼠肝微粒體中 DGAT1 具有競爭具有競爭性抑制作用，性抑制作用，IC 50 分別為分別為 50.3 和和 194 molL-1 化合物化合物 8為一種非競爭性的為一種非

21、競爭性的 DGAT1 抑制劑，抑制劑， 其對其對小鼠肝微粒體中小鼠肝微粒體中 DGAT1 的的 IC 50為為 8.0 mol L-1，該類化合物可能是甘草中對該類化合物可能是甘草中對 2 型糖尿病有治療效型糖尿病有治療效果的活性成分之一。果的活性成分之一。 丹參為一種常見中藥，被廣泛用于治療冠心病和心絞痛。丹參為一種常見中藥，被廣泛用于治療冠心病和心絞痛。近來研究顯示，丹參中多種成分也具有近來研究顯示，丹參中多種成分也具有 DGAT1 抑制活性，抑制活性，其中隱丹參酮和其中隱丹參酮和 9， 10 - 二氫丹參酮二氫丹參酮對小鼠肝微粒體中對小鼠肝微粒體中 DGAT1 的的 IC 50 分別為分

22、別為 10. 5 和和 11. 1 molL1 丹參酮丹參酮 A 和丹參酮和丹參酮 的的DGAT1 抑制活性則較低抑制活性則較低(IC 50 在在 250 molL1 以上以上) 經(jīng)構(gòu)效關(guān)系分析可知，二氫呋喃環(huán)對于丹參酮的經(jīng)構(gòu)效關(guān)系分析可知，二氫呋喃環(huán)對于丹參酮的 DGAT 抑抑制活性至關(guān)重要，當(dāng)其被替換為呋喃環(huán)時，該類化合物的制活性至關(guān)重要，當(dāng)其被替換為呋喃環(huán)時，該類化合物的活性將大大降低。活性將大大降低。（9）（10）2、合成類 DGAT 抑制劑自自 2004 年以來陸續(xù)報道的小分子年以來陸續(xù)報道的小分子 DGAT 抑制劑，大多抑制劑，大多是以是以 DGAT1 為作用靶點為作用靶點。Tul

23、arik 公司和日本煙草公司是小分子公司和日本煙草公司是小分子 DGAT1 抑制抑制劑研究的先驅(qū)者，在其合作開發(fā)的嘧啶并劑研究的先驅(qū)者，在其合作開發(fā)的嘧啶并 4， 5- b 1， 4 噁噁嗪類化合物中，化合物嗪類化合物中，化合物 11 對對 DGAT1 的的 IC 50 達(dá)達(dá) 0. 015 mmolL-1 （11） 構(gòu)效關(guān)系分析顯示，化合物構(gòu)效關(guān)系分析顯示，化合物噁噁嗪環(huán)中的碳氮雙鍵為化合物保持活性的嗪環(huán)中的碳氮雙鍵為化合物保持活性的重要部分，當(dāng)其還原為單鍵時，化合物活性降低為原活性的重要部分，當(dāng)其還原為單鍵時，化合物活性降低為原活性的 1/10 噁噁嗪環(huán)和苯環(huán)可能需處在同一平面才能使化合物發(fā)揮更好的藥效嗪環(huán)和苯環(huán)可能需處在同一平面才能使化合物發(fā)揮更好的藥效 將嘧啶環(huán)中氮原子替換為碳原子可使化合物活性降低至將嘧啶環(huán)中氮原子替換為碳原子可使化合物活性降低至1/100 1/10 該化合物存在一些缺陷，如光穩(wěn)定性較差；且可在體內(nèi)代謝為乙酰葡該化合物存在一些缺陷，如光穩(wěn)定性較差；且可在體內(nèi)代謝為乙酰葡萄糖苷，可能會與體內(nèi)某些蛋白形成共價加成物而導(dǎo)致特異質(zhì)反應(yīng)。萄糖苷，可能會與體內(nèi)某些蛋白形成共價加成物而導(dǎo)致特異質(zhì)反應(yīng)。 阿斯利康公司開發(fā)的阿斯利康公司開發(fā)的 DGAT1 抑制劑抑制劑 AZD - 7687 的多劑量遞增的的多劑量遞增的期臨床研