PLoS ONE：一种蛋白调控身体脂肪的燃烧

　　

生物通报道：肌肉运动产生身体热量。然而，身体热量也能以另外一种形式产生：身体脂肪包含少量的棕色脂肪细胞——特殊的脂肪细胞，能产生热量而无需肌肉活动。这种细胞利用一个称为UCP1的蛋白产生热量，这个蛋白能够使婴儿或者冬眠动物不通过肌肉颤抖产热也能维持体温。维也纳兽医大学的一个研究团队发现，一种特殊的化合物，一种醛类，能够在特定条件下激活UCP1，也能引发脂肪燃烧。这项研究发表在最近的PLoS One杂志上。

解偶联蛋白1（UCP1）仅在棕色脂肪组织中发现。许多年以前，人们认为只有婴儿和冬眠动物具有棕色脂肪组织，但是从那以后，人们在成年人中也发现了棕色脂肪组织。因此UCP1在对抗肥胖中非常有用。维也纳兽医大学生理学和生物物理学部门的生物物理学家、本文的共同作者Elena Pohl称，“如果我们能查明如何调控这个蛋白，我们也就能找到一种引发体内脂肪燃烧的方法”。

UPC1消耗能量
UPC1位于线粒体膜中，这是体内供给每一个细胞燃料的“发电厂”。细胞需要大量的能量，例如肌肉细胞包含许多线粒体。但是棕色脂肪组织甚至比肌肉组织包含更多的线粒体。实际上，是线粒体引起了这类组织的棕色颜色。规则的脂肪组织，大部分都是白色的。线粒体中的UCP1利用细胞的能量产生热量。如果UCP1在小鼠中被“关闭”，动物将会冻僵。如果没有这个蛋白，冬眠的动物将不能在冬季生存。

研究者的目标在于调控UCP1
Elena Pohl和她的研究团队正在尝试找到一种调控UCP1的方法。在由FWF资助的一个项目中，他们已经检验了不同的据说能激活UCP1蛋白的物质，在它们下面也是活性的醛类4-hydroxy-2-nonenal (HNE)。利用一个包含UCP1的人造细胞膜，研究者能够通过测量膜上的导电性，检测这个蛋白的活性。研究者将HNE滴到膜上，发现UCP1只有在与脂肪酸结合时，才能被HNE激活。共同作者Olga Jovanovic解释说：“在这个模型中，所有的‘队员’是已知的，所有我们能够清楚的确定是否是这个物质直接影响了蛋白。这个发现有助于提高我们对于调控UCP1机制的理解，甚至能引导我们找到一种消耗身体脂肪的方法。”

减少自由基
自由基在很多生物学过程中都起重要作用，但是它们也能引起细胞损伤，在各种各样的疾病例如癌症、动脉粥样硬化和阿尔茨海默氏病的发病机理中担任重要的角色。研究团队已经表明，HNE与脂肪酸结合，通过降低膜电位，潜在地将这些有破坏性的自由基减到最少。研究者称，“我们想阐明UCP的分子机制。我们仍在检测各种各样的醛类和其它UCPs。有5种不同的UCPs及它们的所有功能目前还没有被完全理解。我们希望，我们的研究将对各种各样疾病的治疗方法的发展有所帮助。”

对抗肥胖的药物
在1930年，人们研发出一种与UCPs相似的物质，似乎可以作为一种更容易的减肥方法。这种物质被称为2,4-二硝基苯酚（2,4-dinitrophenol），跟UCPs很像，它在细胞线粒体中以一个解偶联剂的身份发挥作用。如果以正确的数量服用，这种药物会使人的新陈代谢加快最多50%。然而，在一些例子中，它引起了严重甚至致命的副作用，因此已经从市场上退出。Phol说：“如果我们能够以一种可控制的方式调控UCPs，这将会是一个不同的故事。”（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Fatty Acids are Key in 4-Hydroxy-2-Nonenal-Mediated Activation of Uncoupling Proteins 1 and 2
Abstract：The production of reactive oxygen species (ROS) in mitochondria is very sensitive to the proton motive force and may be decreased by mild uncoupling, mediated e.g. by mitochondrial uncoupling proteins (UCPs). UCPs were conversely hypothesized to be activated by ROS. Conclusions from experiments studying the reactive product of lipid peroxidation 4-hydroxy-2-nonenal (HNE) in isolated mitochondria and UCP knock-out mice are highly controversial. Here we investigated the molecular mechanism of HNE action by evaluating the separate contributions of lipid and protein phases of the membrane and by comparing UCP1 and UCP2, which were reconstituted in planar lipid bilayers. We demonstrated that aldehyde does not directly activate either UCP1 or UCP2. However, HNE strongly potentiated the membrane conductance increase (Gm) mediated by different long-chain fatty acids in UCP-containing and in UCP-free membranes and this suggest the involvement of both lipid-mediated and protein-mediated mechanisms with FA playing the central role. Gm increase was concentration-dependent and exhibited a typical saturation kinetic with the binding constant 0.3 mM. By using Electron Paramagnetic Resonance, membrane fluidity change could be excluded as a cause for the HNE-mediated increase in the presence of FA. The impact of the HNE binding to definite positively charged UCP amino acid residues is discussed as a possible protein-mediated mechanism of the UCP activation.