【大學研究】港大揭營養補充劑鉻在人體內位置和功能　為降血糖研究提供新思路

香港大學理學院化學系教授孫紅哲團隊最近於降血糖研究取得突破進展，成功揭示營養補充劑鉻元素（III）在人體內的位置和功能，或能改進糖尿病的治療方法，團隊已於國際學術期刊《自然·通訊》上發表成果。

團隊的研究確認，營養補充劑鉻元素（III）可以通過抑制三磷酸腺苷（ATP）合成酶 (ATP synthase) 的活性，調節細胞能量穩態，增加細胞對葡萄糖的代謝能力，改善由高糖引起的線粒體形變，並提高二型糖尿病小鼠對葡萄糖的代謝能力。為了找到鉻（III）蛋白標靶及其作用機制，研究團隊開發了新型的螢光探針，實現鉻（III）蛋白組在細胞內的高分辨時空示蹤及鑑定。實驗進一步揭示鉻（III）取代 ATP synthase活性中心的鎂離子，從而降低其活性，改善葡萄糖代謝的機制。這一研究結果為降血糖研究提供了新的思路。

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孫紅哲指，鉻（III）是一種常用的營養補充劑，常被用於治療糖尿病、減肥和促進肌肉發育等方面。但科學家們一直無法確定鉻（III）在生物體內的蛋白質標靶和作用機制。研究團隊使用了基於螢光探針的新方法，成功解決了這個科學難題，揭示了鉻（III）的蛋白標靶和分子機制。這是一個極為重要的研究成果，對基礎科學和人類健康應用領域都有著重要意義。

團隊根據之前的研究工作，成功合成了一種能夠在活細胞內識別鉻（III）結合蛋白的螢光探針。該探針由三部分組成：螢光基團香豆素(AC)、金屬螯合基團氨三乙酸(NTA)和光敏感交聯基團疊氮苯基。探針進入細胞後與鉻（III）結合，鉻（III）與蛋白質中的特異氨基酸結合，使得探針穩定地結合在金屬蛋白質上，而在紫外光照射下，疊氮苯基會與金屬結合位點鄰近的氨基酸形成共價鍵。這種探針能夠幫助研究人員更好地理解鉻（III）結合蛋白質在活細胞中的位置和功能。

團隊使用上述探針在活細胞中監測鉻（III）結合蛋白質的分佈，結果發現這些蛋白質主要集中在細胞的線粒體上。通過進一步的實驗，他們確認了人體細胞中第一個鉻（III）蛋白組，並發現鉻（III）結合在ATP synthase活性中心後，會取代酶底物的鎂離子，從而降低ATP合成酶的酶活性並啟動下游通道，減緩高血糖對線粒體的損傷，改善葡萄糖代謝。這個作用模式在二型糖尿病小鼠模型中得到了驗證。此外，這項研究還解決了鉻（III）如何在分子水平上改善高血糖應激的問題，同時，該探針也可廣泛用於其它金屬離子結合蛋白的監測。由於確認了多個鉻（III）結合蛋白質，這項研究也為以後深入研究鉻（III）在其他疾病（如抗神經退化性疾病和抗衰老）中的藥理作用開啟了新的視野。

該研究在《自然·通訊》期刊獲得了多位審稿人的高度評價。他們認為這項研究利用了一種螢光探針，巧妙地解決了70多年來鉻元素分子標靶鑑定的重大難題。而且，研究人員還成功地使用了螢光成像與質譜聯用的方法，來鑑定鉻結合蛋白。這不僅是化學生物學領域的一次創新，更是對人類健康事業的一次重大突破。

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責任編輯：陳麗娜