Nature子刊:调控代谢的miRNA开关

【字体: 时间:2013年04月25日 来源:生物通

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  长久以来,科学家们一直梦想着能将讨厌的白色脂肪细胞转变为棕色脂肪细胞,由此轻易消除多余的体重。来自波恩大学的研究人员现在朝着这一目标又走近了一步:他们破译了小鼠体内的一个“切换开关”,其可以显著促进脂肪燃烧。研究结果现在发表在科学期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。

  

生物通报道  长久以来,科学家们一直梦想着能将讨厌的白色脂肪细胞转变为棕色脂肪细胞,由此轻易消除多余的体重。来自波恩大学的研究人员现在朝着这一目标又走近了一步:他们破译了小鼠体内的一个“切换开关”,其可以显著促进脂肪燃烧。研究结果现在发表在科学期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。

不仅在工业化国家,全世界上有很多人都在与多余的体重做斗争,然而所有的脂肪并非是一样的。尤其爱存在于“小肚腩”上的讨厌的白色脂肪细胞,储存着多余的食物能量。棕色脂肪细胞则完全相反:它们作为机体的“加热器”负责燃烧多余的能量。波恩大学药理和毒理学研究所主任Alexander Pfeifer教授和同事们,多年来一直利用动物模型探索将讨厌的白色脂肪转化为受欢迎的棕色脂肪的机制。“通过这种方式,能够轻易消除多余的体重,对抗肥胖,”Pfeifer教授说。

刺激脂肪燃烧的“触发开关”

现在研究人员在小鼠体内破解了一个对棕色脂肪至关重要的“microRNA开关”。 Micro-RNAs定位在细胞的基因组中,能够快速有效地调控基因活性。研究人员调查了一种特异的microRNA:microRNA 155。基因调控子micro-RNA 155抑制了某个控制棕色脂肪细胞功能的转录因子。令人惊讶地是,Pfeifer教授和他的研究小组发现,转录因子也调控了microRNA 155水平,由此建立了一个像切换开关一样发挥作用的严密反馈环:当microRNA 155高表达时,棕色脂肪细胞分化被阻断;反之,如果转录因子占上风,棕色脂肪生成增多,就会转而刺激体内脂肪燃烧。

在基因敲除小鼠中,Micro-RNA 155基因沉默

波恩大学的研究人员,和来自联邦药品与医疗器械(BfArM)研究所以及雷根斯堡大学的同事们,针对转基因和基因敲除小鼠展开了研究,这些小鼠前者体内的micro-RNA 155基因增多,而后者体内的micro-RNA 155基因则被沉默。“只有当小鼠体内的micro-RNA 155减半时,这一机制开始启动,”文章的主要作者陈勇(Yong Chen,音译)说。相比于对照组,micro-RNA 155缺陷小鼠具有更多的棕色脂肪细胞,甚至白色脂肪细胞也转化为了棕色脂肪细胞。

有关脂类代谢疾病病因的线索

这一micro-RNA起着棕色脂肪细胞拮抗物的作用。“只要有足够的micro-RNA 155存在,棕色脂肪细胞生成就会被阻断,”陈勇说。只有当它低于某一比例,这一制动器才会停止运作;细胞可以阅读和执行棕色脂肪的蓝图,形成脂肪燃烧器。这些研究发现将帮助科学家们更好地了解脂类代谢疾病的病因。

期待针对肥胖的新疗法

波恩大学的科学家们将他们的研究结果视为开发抗肥胖药物的一个有潜力的起点。研究人员发现了一些可以将这些结果从小鼠转换到人类的线索。例如,研究人员发现在超重患者体内micro-RNA 155水平显著升高。这与来自动物模型的结果相对应:大量的micro-RNA 155与脂肪燃烧减少有关。“然而,我们仍处在基础研究阶段,”Pfeifer教授说。通往理想药物的道路仍然漫长。

(生物通:瑄瑄)

生物通推荐原文摘要:

miR-155 regulates differentiation of brown and beige adipocytes via a bistable circuit

Brown adipocytes are a primary site of energy expenditure and reside not only in classical brown adipose tissue but can also be found in white adipose tissue. Here we show that microRNA 155 is enriched in brown adipose tissue and is highly expressed in proliferating brown preadipocytes but declines after induction of differentiation. Interestingly, microRNA 155 and its target, the adipogenic transcription factor CCAAT/enhancer-binding protein β, form a bistable feedback loop integrating hormonal signals that regulate proliferation or differentiation. Inhibition of microRNA 155 enhances brown adipocyte differentiation and induces a brown adipocyte-like phenotype (‘browning’) in white adipocytes. Consequently, microRNA 155-deficient mice exhibit increased brown adipose tissue function and ‘browning’ of white fat tissue. In contrast, transgenic overexpression of microRNA 155 in mice causes a reduction of brown adipose tissue mass and impairment of brown adipose tissue function. These data demonstrate that the bistable loop involving microRNA 155 and CCAAT/enhancer-binding protein β regulates brown lineage commitment, thereby, controlling the development of brown and beige fat cells.

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