今天这篇文章挺有意思，是厦门大学林圣彩院士团队的副教授和两位博士生，共同发表在28.1分的Cell Research上的文章，这是一篇能量代谢相关的文章（这里他们做的是AMPK信号通路，如果熟悉信号通路的话，应该知道AMPK是与能量代谢密切相关的，通过ATP和ADP的比例启动，不熟悉的话，可以回去看看《信号通路是什么鬼？》系列），机制上他们做得蛮有意思，我们一起来看一看：
他们研究的内容，是在细胞内葡萄糖饥饿的情况下，到底是会先消耗脂肪，还是消耗另外的碳源，这里指的就是谷氨酰胺。脂肪酸和谷氨酰胺，都是可以通过TCA循环，参与能量消耗的。那在葡萄糖饥饿的情况下，到底是哪个提前开始消耗了呢？（这个很重要，关系到大家的减肥大计，如果提前FAO那么只要饿一下就能瘦……）他们通过使用碳13标记的棕榈酸酯和碳13标记的谷氨酰胺，进行了葡萄糖缺乏后的代谢验证，结果发现谷氨酰胺的消耗要比棕榈酸酯这样的脂质消耗要更早。AMPK在维持能量稳态中起核心作用（熟悉AMPK信号通路的话，应该记得，AMPK作为一种激酶，主要是通过磷酸化多个靶点来刺激分解代谢和抑制合成代谢，从而促进ATP的产生并减少ATP的消耗，不记得的话，可以回去翻翻《信号通路是什么鬼？》系列复习下），他们敲除了AMPKα，或者敲减谷氨酰胺分解的限速酶GLS1，都能抑制细胞在葡萄糖饥饿情况下的早期耗氧率增加。但敲减CPT1（脂肪酸代谢相关酶）并不能产生多大影响，也就是说，谷氨酰胺是早期饥饿期间的替代碳源，其消耗领先于脂肪酸，从而补偿饥饿下的葡萄糖稀缺：
那么AMPK激活下游，促进谷氨酰胺消耗的关键机制又是什么呢？（既然在前期的研究中，发现了AMPK会影响下游谷氨酰胺的分解，那么就迭代了假设，假设AMPK与GLS1之间应该有一个能促进AMPK激活GLS1的中间环节，然后找出这个中间环节，这就是他们假设迭代的过程，不清楚假设迭代的话，可以看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》和《列文虎克读文献》）因为AMPK是一种激酶，于是他们收集了葡萄糖饥饿后的线粒体，通过使用特异性识别AMPK泛磷酸化底物的抗体来富集AMPK底物，该底物包含要被AMPK磷酸化的保守基序，然后通过Pulldown后进行质谱分析，找出AMPK可能的底物。从这些AMPK的底物中，他们找到了PDZD8，敲除了PDZD8之后，可以抑制谷氨酰胺的降解：
对于PDZD8的磷酸化位点，他们也进行了分析，他们发现PDZD8-T527可能是AMPK对其磷酸化的关键。为了验证这一点，他们通过敲除PDZD8后，表达T527位点的模拟磷酸化位点和模拟去磷酸化位点的突变体，来分析葡萄糖缺失后代谢的情况（这一步验证过程中，他们将AMPK对于PDZD8-T527的磷酸化作为了验证的命题，使用了柯霍氏法则进行了验证，这样缩小了命题的外延，更精准地分析了问题，同时也避免产生了肯定后件的逻辑谬误，如果不清楚命题、外延以及肯定后件这样的科研推理过程的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》），结果发现PDZD8-T527磷酸化，就是AMPK作用并激活谷氨酰胺分解的关键。而通过PDZD8-T527这个磷酸化位点的突变，他们进一步发现PDZD8-T527的磷酸化，对于GLS1的活性，有着明显的激活作用。而通过FRET（荧光共振能量转移）实验。他们也确定了被AMPK磷酸化的PDZD8增加了GLS1对底物谷氨酰胺的亲和力，这使得PDZD8促进了GLS1活性，促进了谷氨酰胺分解代谢：
PDZD8-T527的磷酸化增加了GLS1对底物谷氨酰胺的亲和力，而这个过程是需要通过PDZD8与GLS1互作实现的。PDZD8主要是通过C端（PDZD8-CT），与GLS1结合。但有意思的是，他们还发现PDZD8-CT会与PDZD8-NT（PDZD8的N端）也有较强的亲和力。而通过另一个FRET实验，他们发现AMPK对PDZD8-T527的磷酸化，可以使得PDZD8-CT和PDZD8-NT的结合打开，这样就使得PDZD8-CT与GLS1的结合成为了可能：
PDZD8通过在低葡萄糖中，与GLS1的直接相互作用促进了GLS1的活性。那么AMPK-PDZD8-GLS1这个轴是不是在葡萄糖饥饿环境下，促进谷氨酰胺分解的过程中，起到了关键作用呢？于是他们通过PDZD8-T527突变进行了这个轴的验证（这一步的验证过程，可以说是非常舒适了，他们并没有把AMPK、PDZD8和GLS1的表达，作为命题的验证对象，而是将AMPK-PDZD8-GLS1这个轴中，产生具体功能的PDZD8磷酸化作为验证的对象，避免了肯定后件的逻辑谬误，这一步验证无疑是相当严谨的，不清楚肯定后件逻辑谬误的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼？》系列）。由于谷氨酰胺的分解对于LPS治疗后细胞因子的分泌至关重要，于是他们就又分析了一下AMPK-PDZD8-GLS1轴增强谷氨酰胺分解后，巨噬细胞中促炎细胞因子的分泌。最后得到的结果也就是，AMPK-PDZD8-GLS1轴对于是促进肌肉和巨噬细胞低葡萄糖中谷氨酰胺分解所必需的：
最后他们就形成了这样的示意图，葡萄糖缺乏后，由于ATP浓度变化导致了AMPK磷酸化激活，AMPK会激活PDZD8-T527的磷酸化，使得PDZD8的C端和N端结合打开，促进PDZD8与GLS1结合，，通过谷氨酰胺分解维持葡萄糖饥饿后的能量稳态：
这篇文章总的来说，作为机制研究是相当严谨的。首先他们通过同位素分析，发现了谷氨酰胺会在葡萄糖缺乏后提前降解进入代谢，接着他们又找出了AMPK调控谷氨酰胺分解的底物。而在AMPK底物PDZD8的研究过程，并不是通过简单粗暴地敲除PDZD8或者GLS1，来分析具体的谷氨酰胺功能，而是通过分析PDZD8的情况，来验证其功能。这些验证设计，就已经优于很多文章了。好了，今天就先策到这里吧，有兴趣的话可以看看原文，祝你们心明眼亮。
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