受体激活C激酶1在肝脏胰高血糖素信号传导和糖异生中的双区室支架作用

背景与目的 肝脏胰高血糖素-蛋白激酶A（PKA）-cAMP反应元件结合蛋白（CREB）信号轴在调节糖异生和维持空腹血糖稳态中发挥核心作用。然而，控制该通路空间协调和底物特异性的机制仍不完全清楚。本研究确定支架蛋白RACK1（受体激活C激酶1）在协调胰高血糖素信号以调节肝脏糖异生中的作用。方法 在小鼠肝脏和原代肝细胞中急性敲除RACK1。通过葡萄糖、丙酮酸、胰高血糖素和胰岛素耐量试验以及肝细胞葡萄糖生成测定评估代谢表型。通过共免疫沉淀、谷胱甘肽S-转移酶（GST）pulldown和miniTurbo-ID介导的邻近标记检测蛋白质相互作用。通过Western blotting、共聚焦显微镜和细胞分级评估亚细胞定位和信号事件。通过肝脏表达组成型活性PKA催化亚基（PKAcαW196R）实现功能挽救。结果 急性肝脏RACK1缺乏导致空腹低血糖、糖异生受损，并改善葡萄糖、丙酮酸和胰高血糖素耐量，而不影响胰岛素信号。RACK1直接结合胰高血糖素受体（GCGR）和PKA调节（RIIα）及催化（PKAcα）亚基以及CREB，作为双区室支架在质膜组装GCGR-PKA复合物并在核内组装PKAcα-CREB复合物。RACK1缺失损害PKAcα转位、CREB磷酸化和糖异生基因表达。这些缺陷通过PKAcαW196R表达得到挽救。介导PKA、GCGR和CREB相互作用的RACK1 WD1-2和WD3-4结构域的过表达同样破坏PKA信号和糖异生。结论 RACK1作为双区室支架，在质膜组装GCGR-PKA并在核内组装PKAcα-CREB，实现精确的胰高血糖素信号和糖异生，同时不影响胰岛素通路，从而确保肝脏葡萄糖稳态的区室化调控。