二酰甘油酰基转移酶

1、二酰甘油酰基转移酶(DGAT)目录一、概述一、概述二、二、DGAT作用机制及分类作用机制及分类三、三、DGAT的功能研究的功能研究四、四、DGAT的活性检测的活性检测五、五、DGAT抑制剂抑制剂一、概述二酰基甘油酰基转移酶二酰基甘油酰基转移酶（ Diacylgycerol acyltransferase，DGAT） DGAT 早在早在 1956 年就曾被报道过，但年就曾被报道过，但其研究进展缓慢，原因在于其研究进展缓慢，原因在于DGAT为一为一种细胞膜内嵌蛋白而难于纯化。种细胞膜内嵌蛋白而难于纯化。 20世纪世纪90年代，年代，DGAT1 和和 DGAT2 基基因先后被发现，其蛋白也随后被发现

2、，因先后被发现，其蛋白也随后被发现，为为DGAT功能的深入研究创造了条件。功能的深入研究创造了条件。2 2型糖尿病，也称非胰岛素依赖型糖尿病；其主要诱因是不型糖尿病，也称非胰岛素依赖型糖尿病；其主要诱因是不良生活方式所导致的肥胖和超重。良生活方式所导致的肥胖和超重。肥胖是一种体内脂肪过度积累的病理状态，同时也是其他肥胖是一种体内脂肪过度积累的病理状态，同时也是其他许多疾病的诱发因素，现已成为一个全球性的健康问题。许多疾病的诱发因素，现已成为一个全球性的健康问题。过量的过量的三酰甘油三酰甘油被脂肪细胞吸收是导致肥胖的主要原因。被脂肪细胞吸收是导致肥胖的主要原因。 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，它的主要作用机制是使二酰甘油加上脂肪酸主要作用机制是使二酰甘油加上脂肪酸酰基形成甘油三酯。酰基形成甘油三酯。 DGAT是催化三酰甘油最终合成的关键是催化三酰甘油最终合成的关键酶。酶。 DGAT基因缺失或酶活受抑时，可作为基因缺失或酶活受抑时，可作为肥胖和糖尿病治疗药物的靶点。肥胖和糖尿病治疗药物的靶点。二、DGAT 作用机制及分类DGATDGAT 是一种微粒体酶，该酶与脂肪代谢及是一种微粒体酶，该酶与脂肪代谢及脂类在组织中的沉积有密切关系，它能够脂类在组织中的沉积有密切关系，它能够催化二酰甘油与酰基辅酶催化二酰甘油与酰基辅酶 A A 的共价结合，的共价结合，从而形成

4、从而形成甘油三酯甘油三酯。作用机制作用机制三酰甘油可在非脂肪细胞可在非脂肪细胞( (如肝脏、如肝脏、 肌肉和胰岛细胞肌肉和胰岛细胞) )中积蓄而产生脂毒性，中积蓄而产生脂毒性， 这也是导致胰岛素这也是导致胰岛素抵抗的重要机制之一。抵抗的重要机制之一。体内合成途径体内合成途径 3-3-磷酸甘油途径磷酸甘油途径单酰甘油途径单酰甘油途径GPAT:磷酸甘油酰基转移酶磷酸甘油酰基转移酶; AGPAT:酰化磷酸甘油酰基转移酶酰化磷酸甘油酰基转移酶;PPH- 1:磷脂酸磷酸酶磷脂酸磷酸酶; MGAT:单酰甘油酰基转移酶单酰甘油酰基转移酶:DGAT:二酰甘油酰基转移酶二酰甘油酰基转移酶三酰甘油合成途径三酰甘油

5、合成途径目前，根据目前，根据 DGAT 的结构、细胞或亚细胞定位等的差的结构、细胞或亚细胞定位等的差异，将其分为四种类型：异，将其分为四种类型：DGAT1DGAT2双功能酶双功能酶(蜡酯合成酶蜡酯合成酶/二酰基甘油酰基二酰基甘油酰基转移酶：转移酶： WS/DGAT)胞质内二酰基甘油酰基转移酶胞质内二酰基甘油酰基转移酶(CytoDGAT) DGAT1DGAT1 属于酰基辅酶属于酰基辅酶 A A 胆固醇酰基转移胆固醇酰基转移酶家族酶家族 (acyl CoA:cholesterol (acyl CoA:cholesterol acyltransferaseacyltransferase，ACAT)A

6、CAT) DGAT2DGAT2 则属于单酰甘油酰基转移酶则属于单酰甘油酰基转移酶 ( monoacylglycerol acyl transferase( monoacylglycerol acyl transferase，MGAT)MGAT)三、DGAT的功能研究1、二酰甘油酰基转移酶、二酰甘油酰基转移酶 1 DGAT1属于包括胆固醇酰基转移酶属于包括胆固醇酰基转移酶1 1(ACAT1)和胆固醇酰基转移酶和胆固醇酰基转移酶2 2(ACAT2)在内的蛋白家在内的蛋白家族，一般包含族，一般包含500500多个氨基酸残基。多个氨基酸残基。 人体人体DGAT1基因含有基因含有1717个外显子和个外显

7、子和1616个内显个内显子，位于人体的第子，位于人体的第8 8号染色体上。号染色体上。 包含多个疏水性区域以及包含多个疏水性区域以及6 6 1212个跨膜区，个跨膜区，是一个同源四聚体酶，其中是一个同源四聚体酶，其中4 4个亚单位均可个亚单位均可独立催化甘油三酯的合成。独立催化甘油三酯的合成。 它也是一种多功能的酰基转移酶，还能催化它也是一种多功能的酰基转移酶，还能催化二酰基甘油、视黄醇和蜡类物的合成。二酰基甘油、视黄醇和蜡类物的合成。DGAT1跨膜结构示意图跨膜结构示意图不同植物不同植物DGAT1基因组结构基因组结构 20002000年，年，Smith Smith 等首次报道在等首次报道在

8、DGAT1 DGAT1 基因敲除基因敲除的小鼠体内仍能合成三酰甘油；的小鼠体内仍能合成三酰甘油； 当被给予正常饮食时，基因敲除小鼠的白色脂肪当被给予正常饮食时，基因敲除小鼠的白色脂肪组织的质量与正常小鼠几乎无异，仅脂肪垫质量组织的质量与正常小鼠几乎无异，仅脂肪垫质量有所减轻；有所减轻； 当被给予高脂饮食时，当被给予高脂饮食时，DGAT1DGAT1 / / 小鼠体重虽有小鼠体重虽有所增加，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 / / 小鼠表现出能量消耗增加，且小鼠表现出能量消耗增加，且不因高脂饮食而导致肥胖。不因高脂饮食而导致肥胖。

9、Buhman 等等(J Biol Chem， 2002 年年)认为，认为， DGAT1 并非合成三酰甘油的唯一酶类。并非合成三酰甘油的唯一酶类。 在在 DGAT1 基因缺失的情况下基因缺失的情况下 DGAT2 及甘油二及甘油二酰基转移酶可起代偿作用，仍能合成三酰甘油，酰基转移酶可起代偿作用，仍能合成三酰甘油，然而作用程度有限；然而作用程度有限； 当当 DGAT1 / 小鼠被予以高脂饮食时，这种代小鼠被予以高脂饮食时，这种代偿作用无法完全替代偿作用无法完全替代 DGAT1 功能，因此小鼠体功能，因此小鼠体内三酰甘油的合成以及肠道对三酰甘油的吸收内三酰甘油的合成以及肠道对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 ) 发发 现，现，DGAT1 / 小鼠对瘦素的敏感度和能量消耗均有所增加，小鼠对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况下，在注射等量瘦素的情况下， 其体重减轻程度明显大其体重减轻程度明显大于正常小鼠于正常小鼠; 此外，此外， DGAT1 / 小鼠体内介导产热和脂肪酸氧小鼠体内介导产热和脂肪酸氧化的瘦素相关蛋白化的瘦素相关蛋白 的表达水平显著增加，的表达水平显著增加， 体温也体温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机体对瘦素的敏感基因的敲除可增加小鼠机体对瘦素的敏感性，性， 从而使小鼠可抵抗高脂饮食导致的肥胖。从而使小鼠可抵抗高脂饮食导致的肥胖。 Chen等等(J Clin Invest，2002 年年;J Clin Invest，2003 年年;Diabetes，2004 年年)发现，当发现，当 A Y /a 小鼠小鼠(一种胰岛素抵抗的肥胖小鼠模型一种胰岛素抵抗的肥胖小鼠模型)的的 DGAT1 基因基因被敲除后，小鼠机体对胰岛素的敏感度及糖耐量被敲除后，小鼠机体对胰岛素的敏感度及糖耐量均增加；均增加； 当将该当将该 DGAT1 基因敲除的模型小鼠的脂肪组织基

12、因敲除的模型小鼠的脂肪组织植入正常小鼠体内后，正常小鼠的胰岛素活性亦植入正常小鼠体内后，正常小鼠的胰岛素活性亦得到增强；得到增强； 推测胰岛素抵抗症状的缓解可能与推测胰岛素抵抗症状的缓解可能与DGAT1基因敲基因敲除所引起的脂肪细胞内分泌功能改变有关。除所引起的脂肪细胞内分泌功能改变有关。 有学者认为，当有学者认为，当 DGAT1 基因被敲除后，小鼠肝脏及骨骼基因被敲除后，小鼠肝脏及骨骼肌中三酰甘油水平降低，其脂毒性减弱，故而使得机体对肌中三酰甘油水平降低，其脂毒性减弱，故而使得机体对胰岛素的敏感度恢复；胰岛素的敏感度恢复； DGAT1 基因的缺失直接造成胰高血糖素样肽基因的缺失直接造成胰高血

13、糖素样肽-1(GLP-1)的的含量升高，从而使得机体对胰岛素的敏感性增强含量升高，从而使得机体对胰岛素的敏感性增强(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 / 小小鼠体内的二酰甘油水平低于正常小鼠的研究结果，也有人鼠体内的二酰甘油水平低于正常小鼠的研究结果，也有人认为，二酰甘油水平的降低亦从一定程度上缓解了胰岛素认为，二酰甘油水平的降低亦从一定程度上缓解了胰岛素抵抗。抵抗。DGAT1 的研究过程中也出现了一些反常现象：的研究过程中也出现了一些反常现

14、象：上调骨骼肌中的上调骨骼肌中的 DGAT1 水平可改善小鼠的胰岛素抵水平可改善小鼠的胰岛素抵抗症状并缓解炎症；上调心脏中的抗症状并缓解炎症；上调心脏中的 DGAT1 可有效缓可有效缓解脂类对心脏的毒性。解脂类对心脏的毒性。原因：骨骼肌和心脏中原因：骨骼肌和心脏中 DGAT1 水平的上调，可将细胞水平的上调，可将细胞中导致胰岛素抵抗的二酰甘油及引发过氧化损伤的脂肪中导致胰岛素抵抗的二酰甘油及引发过氧化损伤的脂肪酸转化为脂毒性较低的三酰甘油，酸转化为脂毒性较低的三酰甘油， 因而可改善胰岛素抵因而可改善胰岛素抵抗或减轻炎症。抗或减轻炎症。 DGAT1 基因敲除研究以及给模型动物使基因敲除研究以及给

15、模型动物使 DGAT1 抑制剂的研究中，抑制剂的研究中，DGAT1 基因敲除或体内基因敲除或体内 DGAT1 受抑均可使机体对瘦素的敏感性增加，从受抑均可使机体对瘦素的敏感性增加，从而增加能量消耗并改善糖代谢；而增加能量消耗并改善糖代谢； 此外还使小肠及脂肪细胞对三酰甘油的吸收和合此外还使小肠及脂肪细胞对三酰甘油的吸收和合成大幅降低，从源头上减少体内的三酰甘油含量。成大幅降低，从源头上减少体内的三酰甘油含量。 DGAT1水平的上调虽可暂时减轻模型动物的胰岛水平的上调虽可暂时减轻模型动物的胰岛素抵抗症状和脂类物质对机体的毒性，但并不能素抵抗症状和脂类物质对机体的毒性，但并不能使肥胖和糖尿病获得控

16、制和缓解。使肥胖和糖尿病获得控制和缓解。2、二酰甘油酰基转移酶、二酰甘油酰基转移酶 2 Stone 等等(J Biol Chem， 2004年年)研究发现，研究发现， 与与 DGAT1 / 小鼠相比，小鼠相比， DGAT2 / 小鼠显得瘦小，小鼠显得瘦小，新生小鼠极少吸食母乳且很快死亡，皮肤功能受新生小鼠极少吸食母乳且很快死亡，皮肤功能受到严重破坏是其死亡的直接原因。到严重破坏是其死亡的直接原因。 轻微的抑制作用并不能抑制甘油三酯的合成，而轻微的抑制作用并不能抑制甘油三酯的合成，而过度的抑制又可能导致严重的不良反应。过度的抑制又可能导致严重的不良反应。不同植物不同植物DGAT2基因组结构基因组

17、结构四、DGAT的活性检测 植物二酰甘油酰基转移酶（植物二酰甘油酰基转移酶（DGAT）elisa定量检测试剂盒定量检测试剂盒植物二酰甘油酰基转移酶（植物二酰甘油酰基转移酶（DGAT）elisa定量检测试剂盒定量检测试剂盒组织二酰甘油酰基转移酶活性薄层色谱荧光法定量检测试剂组织二酰甘油酰基转移酶活性薄层色谱荧光法定量检测试剂盒盒细胞二酰甘油酰基转移酶活性薄层色谱荧光法定量检测试剂细胞二酰甘油酰基转移酶活性薄层色谱荧光法定量检测试剂盒盒细菌二酰甘油酰基转移酶活性薄层色谱荧光法定量检测试剂细菌二酰甘油酰基转移酶活性薄层色谱荧光法定量检测试剂盒盒.五、DGAT抑制剂 DGAT 基因敲除可使动物体内三酰

18、甘油含量降低，基因敲除可使动物体内三酰甘油含量降低，缓解胰岛素抵抗症状，提示缓解胰岛素抵抗症状，提示 DGAT 抑制剂可能对抑制剂可能对肥胖和肥胖和 2 型糖尿病有一定治疗作用。型糖尿病有一定治疗作用。 研究人员从微生物和植物的代谢产物中发现多种研究人员从微生物和植物的代谢产物中发现多种具有具有 DGAT 抑制活性的新型化合物，还对已知的抑制活性的新型化合物，还对已知的 DGAT 抑制剂进行了结构改造，以期能开发出高抑制剂进行了结构改造，以期能开发出高效低毒的减肥药物和效低毒的减肥药物和 2 型糖尿病治疗药物。型糖尿病治疗药物。1、天然来源的DGAT抑制剂 Tomoda 等等(J Antibi

19、ot，1995 年年 ; J Antibiot，1996 年年) 从从腐质霉属腐质霉属(Humicola)某菌株培养液中分离并鉴定了某菌株培养液中分离并鉴定了5 种具种具有有 DGAT1 抑制作用的三缩酚酸类化合物，抑制作用的三缩酚酸类化合物， 分别命名为分别命名为 amidepsines A-E(1 5)5 5 种化合物对种化合物对小鼠肝微粒体小鼠肝微粒体中中DGAT DGAT 活性的活性的 ICIC50 50 分别为分别为 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，研究人员发现一些

20、来源于植物的化合物研究人员发现一些来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 等从啤酒花中提取的黄等从啤酒花中提取的黄酮类化合物酮类化合物 xanthohumol (6) 和和 xanthohumol B (7) ，以及以及 Choi 等从甘草根中提取的黄酮类化合物等从甘草根中提取的黄酮类化合物 glabrol (8)(6)(7)(8) 化合物化合物 6 和和 7 对小鼠肝微粒体中对小鼠肝微粒体中 DGAT1 具有竞争具有竞争性抑制作用，性抑制作用，IC 50 分别为分别为 50.3 和和 194 molL-1 化合物化合物 8为一种非竞争性的为一种非

21、竞争性的 DGAT1 抑制剂，抑制剂， 其对其对小鼠肝微粒体中小鼠肝微粒体中 DGAT1 的的 IC 50为为 8.0 mol L-1，该类化合物可能是甘草中对该类化合物可能是甘草中对 2 型糖尿病有治疗效型糖尿病有治疗效果的活性成分之一。果的活性成分之一。 丹参为一种常见中药，被广泛用于治疗冠心病和心绞痛。丹参为一种常见中药，被广泛用于治疗冠心病和心绞痛。近来研究显示，丹参中多种成分也具有近来研究显示，丹参中多种成分也具有 DGAT1 抑制活性，抑制活性，其中隐丹参酮和其中隐丹参酮和 9， 10 - 二氢丹参酮二氢丹参酮对小鼠肝微粒体中对小鼠肝微粒体中 DGAT1 的的 IC 50 分别为分

22、别为 10. 5 和和 11. 1 molL1 丹参酮丹参酮 A 和丹参酮和丹参酮 的的DGAT1 抑制活性则较低抑制活性则较低(IC 50 在在 250 molL1 以上以上) 经构效关系分析可知，二氢呋喃环对于丹参酮的经构效关系分析可知，二氢呋喃环对于丹参酮的 DGAT 抑抑制活性至关重要，当其被替换为呋喃环时，该类化合物的制活性至关重要，当其被替换为呋喃环时，该类化合物的活性将大大降低。活性将大大降低。（9）（10）2、合成类 DGAT 抑制剂自自 2004 年以来陆续报道的小分子年以来陆续报道的小分子 DGAT 抑制剂，大多抑制剂，大多是以是以 DGAT1 为作用靶点为作用靶点。Tul

23、arik 公司和日本烟草公司是小分子公司和日本烟草公司是小分子 DGAT1 抑制抑制剂研究的先驱者，在其合作开发的嘧啶并剂研究的先驱者，在其合作开发的嘧啶并 4， 5- b 1， 4 噁噁嗪类化合物中，化合物嗪类化合物中，化合物 11 对对 DGAT1 的的 IC 50 达达 0. 015 mmolL-1 （11） 构效关系分析显示，化合物构效关系分析显示，化合物噁噁嗪环中的碳氮双键为化合物保持活性的嗪环中的碳氮双键为化合物保持活性的重要部分，当其还原为单键时，化合物活性降低为原活性的重要部分，当其还原为单键时，化合物活性降低为原活性的 1/10 噁噁嗪环和苯环可能需处在同一平面才能使化合物发挥更好的药效嗪环和苯环可能需处在同一平面才能使化合物发挥更好的药效 将嘧啶环中氮原子替换为碳原子可使化合物活性降低至将嘧啶环中氮原子替换为碳原子可使化合物活性降低至1/100 1/10 该化合物存在一些缺陷，如光稳定性较差；且可在体内代谢为乙酰葡该化合物存在一些缺陷，如光稳定性较差；且可在体内代谢为乙酰葡萄糖苷，可能会与体内某些蛋白形成共价加成物而导致特异质反应。萄糖苷，可能会与体内某些蛋白形成共价加成物而导致特异质反应。 阿斯利康公司开发的阿斯利康公司开发的 DGAT1 抑制剂抑制剂 AZD - 7687 的多剂量递增的的多剂量递增的期临床研