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第一章、Cdc42调节肝脏糖原合成的生物学功能研究 肝脏是哺乳动物体内调节代谢平衡的关键器官，它调节着各种营养素、碳水化合物、脂肪和维生素的代谢、合成及运输。其中调节血糖稳态是肝脏最重要的功能之一。肝实质细胞是肝脏行使功能的主要细胞，它是高度极化的细胞。Cdc42蛋白是Rho GTPase家族中的一员，它是细胞内一种十分重要的蛋白质，担负着调节细胞骨架结构、细胞生长、细胞极性以及细胞内运输等多种功能，然而我们目前对Cdc42在哺乳动物肝脏中的作用仍然知之甚少。Cdc42对细胞极性的调控可能影响了肝细胞的结构和代谢功能，从而可能影响肝脏调节血糖稳态的功能。为了研究这些问题，实验室之前的工作利用基因敲除技术，在小鼠的肝脏内特异性敲除Cdc42基因，以观察该基因的缺失对肝脏生理功能的影响。发现Cdc42基因的缺失导致了小鼠对葡萄糖的耐受能力增强，而且敲除小鼠的血糖恢复能力也显著减弱。为了进一步探讨Cdc42是如何影响肝脏调节血糖功能的，我们检测了肝脏中糖原的贮存量，研究了Cdc42基因敲除对肝贮存糖原能力的影响。我们发现Cdc42蛋白的缺失导致了小鼠肝脏贮存糖原能力的明显下降。对分子机理的研究显示Cdc42基因的敲除导致胰岛素信号通路被显著抑制。与糖原合成相关的蛋白分子如PTG也表达下调。因而初步建立了Cdc42在肝脏调控血糖稳态中调控的信号网络。综上所述，我们的研究揭示了Cdc42在肝脏中担负的调节血糖的重要功能，并进而影响整个机体的血糖稳态。 第二章、定量磷酸化蛋白质组学揭示蛋白激酶LKB1在小鼠肝脏的功能 LKB1在很多肿瘤中被认为是肿瘤抑制蛋白，特别的如黑色素瘤，宫颈癌，肺癌和肝癌。LKB1作为一种丝氨酸/苏氨酸激酶，其通过调节多种下游的底物蛋白而参与了多种生物学过程，如细胞极性，代谢，细胞生长过程。在众多的底物蛋白中，AMPK是其主要的底物之一，无论是正常状态下还是癌症状态下。AMPK能够直接磷酸化TSC2和raptor从而抑制mTOR信号通路，mTOR信号通路的过度激活被认为是LKB1缺失时导致肿瘤发生的主要原因，但并不是全部原因。LKB1的缺失也是肝癌发生的原因之一，其在肝脏中的新的底物仍待揭示。我们利用表达Cre重组酶的腺病毒，通过尾静脉注射的方式专一性敲除小鼠肝脏中的LKB1，并结合定量磷酸化蛋白质组学的方法寻找LKB1在肝脏中的新的底物。我们发现有704个蛋白质的磷酸化位点依赖于LKB1的表达;其中523个磷酸化位点水平在LKB1敲低以后有显著性降低。我们认为这些蛋白质的磷酸化位点是可能的LKB1的底物位点。我们利用生物信息学的方法对这些蛋白质进行了功能聚类分析，它们主要参与了胰岛素信号通路，细胞紧密连接等重要生物学过程。我们同时也利用MotifX，STRING等生物信息学工具对磷酸化位点上下游保守基序，LKB1及其潜在底物的相互作用关系进行了预测。结合这些方法得到的LKB1在肝脏中可能底物及其参与的功能信号通路将有助于我们揭示LKB1在肝脏肿瘤发生发展中的重要作用。