弗林蛋白酶调控人α细胞中胰高血糖素原加工及GLP-1生成的作用机制研究

本研究针对人α细胞中胰高血糖素样肽-1（GLP-1）生成机制不明的关键问题，通过系统分析蛋白酶表达谱与亚细胞定位，首次发现弗林蛋白酶（furin）而非传统认知的激素原转化酶1/3（PC1/3）主导GLP-1的生物合成，并揭示GLP-1与胰高血糖素分选于不同分泌颗粒的崭新机制，为糖尿病治疗靶点开发提供重要理论依据。

　　

在糖尿病研究领域，胰高血糖素样肽-1（Glucagon-Like Peptide-1, GLP-1）长期以来被视为β细胞功能的关键调节因子，它通过增强葡萄糖依赖性胰岛素分泌和促进β细胞增殖来维持血糖稳态。然而有趣的是，近年研究发现人α细胞同样具备产生GLP-1的能力，这一发现打破了传统认知中α细胞仅分泌胰高血糖素的固有观念。但令人困惑的是，调控α细胞中GLP-1生物合成与分泌的具体分子机制始终笼罩在迷雾之中——尤其是负责处理胰高血糖素原（proglucagon）的关键蛋白酶身份及其作用模式成为亟待解决的科学难题。

为揭开这一谜团，来自阿尔伯塔大学的研究团队在《Molecular Metabolism》上发表了一项突破性研究。他们通过系统分析人α细胞中胰高血糖素原加工酶的表达谱和亚细胞定位，惊人地发现：传统认为的GLP-1生成主导酶——激素原转化酶1/3（Prohormone Convertase 1/3, PC1/3）在α细胞中表达水平极低且定位异常，而其同源蛋白酶弗林蛋白酶（furin）却展现出完美的表达特征与亚细胞定位模式，提示furin可能才是α细胞中GLP-1生成的真实执行者。更引人注目的是，研究团队首次证实GLP-1与胰高血糖素的加工过程发生于截然不同的亚细胞区室，导致这两类源自同一前体分子的肽激素被分选至独立的分泌颗粒中，形成对相同分泌刺激产生差异化响应的双通道调控机制。

本研究采用多重关键技术手段：首先利用人原代α细胞与αTC1/9细胞系作为研究对象，通过免疫荧光染色和Western blotting系统分析蛋白酶表达；采用亚细胞分级分离技术结合电子显微镜观察分泌颗粒分布；运用葡萄糖刺激实验与激素检测分析分泌动力学。这些方法的综合运用为结论提供了多维证据支撑。

主要研究结果

蛋白酶表达谱揭示furin的核心地位

通过对人原代α细胞和αTC1/9细胞的系统检测，研究人员发现PC1/3的表达量显著低于预期，且其亚细胞定位与胰高血糖素原加工区室不匹配。相反，furin在所有检测的α细胞模型中均呈现高表达，且其分布与胰高血糖素原加工位点高度共定位，从空间分布角度证明了furin参与proglucagon处理的可行性。

GLP-1与胰高血糖素的分选机制

研究通过高分辨率成像技术和细胞分级分离实验证实，GLP-1和胰高血糖素分别储存于形态学特征迥异的分泌颗粒中。这些颗粒虽然对葡萄糖刺激等分泌信号均产生响应，但表现出不同的释放动力学特征，表明α细胞通过建立分选机制实现对两种激素的独立调控。

furin介导的加工通路验证

通过抑制剂干预和基因沉默实验，研究团队进一步证实抑制furin活性会显著降低GLP-1的生成量，而对胰高血糖素生产影响较小，从功能角度确立了furin在proglucagon处理过程中的主导作用。

研究结论强调，furin而非PC1/3是人α细胞中胰高血糖素原加工生成GLP-1的关键酶，这一发现革新了我们对胰高血糖素原处理机制的认知。同时，GLP-1与胰高血糖素在α细胞中的分选存储机制揭示了细胞内分泌调控的精密性——即使源自同一前体分子，生物活性肽仍可通过分区存储实现功能特异性调控。这项研究不仅为理解α细胞生物学提供了崭新视角，更重要的是为糖尿病治疗策略开发指明了新方向：通过特异性调控α细胞中furin活性或GLP-1分泌，可能为血糖调控提供全新的治疗靶点。