ASB3通过p62泛素化限制脂肪细胞的产热和能量消耗

《Metabolism》：ASB3 limits adipocyte thermogenesis and energy expenditure through p62 ubiquitination

　　**摘要****背景** 脂肪产热增加能量消耗并保护机体免受肥胖侵害。然而，限制该过程的内源性机制尚未完全阐明。**方法** 将脂肪组织特异性及脂肪细胞特异性Asb3缺失小鼠暴露于寒冷环境或用β3-肾上腺素能受体激动剂CL-316,243处理。使用原代产热脂肪细胞评估脂肪细胞分化及β3-肾上腺素能/cAMP-PKA反应。进行蛋白质组/磷酸化蛋白质组分析、共免疫沉淀、泛素化实验和结构域定位以明确其机制。通过脂肪组织中p62敲低和高脂饮食喂养评估其体内相关性。**结果** 寒冷暴露或β3-肾上腺素能刺激后，腹股沟白色脂肪组织（iWAT）中ASB3蛋白丰度增加。相反，脂肪组织或脂肪细胞特异性删除Asb3增强了寒冷暴露和β3-肾上腺素能受体激动剂CL-316,243诱导的iWAT棕色化，以及棕色脂肪组织活化和产热基因表达。在原代米色脂肪细胞中，ASB3缺失增强了β3-肾上腺素能/cAMP-PKA通路激活后的产热反应。机制上，ASB3通过其锚蛋白重复区域与p62相互作用，促进p62泛素化，涉及K48连接和K63连接的泛素链。ASB3缺失与p62丰度增加和核内积累相关。相反，iWAT中局部p62敲低减弱了ASB3缺失诱导的米色化、产热信号和全身能量消耗。此外，脂肪组织特异性ASB3缺失保护小鼠免受高脂饮食引起的体重增加、脂肪积累、肝脂肪变性、糖耐量异常和胰岛素抵抗的侵害。**结论** 这些发现表明ASB3-p62泛素轴在限制脂肪组织产热可塑性中发挥关键作用，并提示ASB3可能是肥胖及相关代谢疾病的治疗靶点。---**引言**肥胖是代谢功能障碍相关脂肪性肝病、2型糖尿病和心血管疾病等代谢疾病的重要风险因素[1]、[2]、[3]。它已成为一个紧迫的全球健康挑战。通过激活脂肪产热来增加能量消耗是应对肥胖及其代谢并发症的一种有前景的策略[4]、[5]。产热脂肪包括棕色脂肪组织（BAT）和白色脂肪组织（WAT）内募集的米色脂肪细胞。这些组织通过解偶联蛋白1（UCP1）将化学能以热量形式耗散[6]。UCP1将氧化磷酸化过程中产生的线粒体质子梯度与ATP合成解偶联[7]。临床研究显示产热脂肪丰度与体质指数（BMI）之间存在反向关系，体脂含量与空腹血糖水平之间也存在反向关系[8]、[9]、[10]。这些发现提示激活产热脂肪组织可以改善代谢稳态。将WAT转化为BAT可促进体重减轻、改善胰岛素敏感性并缓解肥胖相关血脂异常[11]、[12]。因此，了解控制脂肪米色化和产热的分子机制对于确定肥胖及相关代谢疾病的潜在治疗靶点至关重要。翻译后修饰，特别是泛素化，在代谢组织中能量稳态的调节中发挥着关键作用[13]、[14]。E3泛素连接酶通过识别和催化特定底物的泛素化来赋予底物特异性，从而控制底物的稳定性、活性和下游信号[15]、[16]。新兴证据表明E3泛素连接酶在脂肪细胞代谢和产热调节的多个方面发挥作用[17]、[18]、[19]、[20]。例如，FBXW7通过促进S6K1的泛素依赖性降解，阻碍棕色脂肪组织（BAT）的生长和白色脂肪组织（WAT）向棕色脂肪的转化，从而减少产热和能量消耗[21]。相比之下，TRIM56通过介导转录共抑制因子TLE3的K48连接泛素化和随后的蛋白酶体降解，促进iWAT米色化和适应性产热[22]，解除对产热基因程序的抑制。值得注意的是，RNF20进一步体现了泛素化在脂肪组织中依赖背景的特性。在棕色脂肪组织（BAT）中，低水平的RNF20限制GABPα的泛素化和蛋白酶体降解，从而增强急性产热反应。然而，在白色脂肪组织（WAT）中，RNF20促进NCoR1的泛素化和降解，激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）信号传导，促进米色脂肪细胞的形成[23]、[24]。这些发现确立了泛素化作为脂肪产热的重要调节层次。然而，这一过程中E3连接酶的全貌及其底物特异性机制仍未完全阐明。锚蛋白重复序列和SOCS盒蛋白3（ASB3）是ASB家族E3泛素连接酶成员。结构上，ASB3含有N端锚蛋白重复序列以识别底物，以及C端SOCS盒以募集泛素化机制，靶向特定蛋白进行泛素化，从而调节其稳定性和功能。ASB3已被发现与炎症反应、肿瘤发生和代谢功能障碍相关脂肪性肝病的发病机制有关[25]、[26]、[27]、[28]。然而，ASB3是否调节脂肪细胞产热以及如果确实如此，哪种底物介导这种潜在效应尚不清楚。本研究调查了ASB3在脂肪细胞产热中的作用及其潜在分子机制。我们发现Asb3缺失显著增强了脂肪细胞的产热能力，从而提高了对饮食诱导肥胖的抵抗力。ASB3被发现与p62相互作用并促进其泛素化。Asb3缺失导致p62积累，增加了包括*Ucp1*在内的关键产热基因的表达。此外，肾上腺素能刺激伴随p62磷酸化和核内积累增加，这在ASB3缺失脂肪细胞中进一步增强。总体而言，这些结果揭示ASB3介导的p62泛素化控制脂肪产热，并将ASB3确定为肥胖及相关代谢疾病的潜在治疗靶点。---**各节摘要****方法** 详细材料和方法见补充信息。**脂肪细胞ASB3缺失增强寒冷诱导的白色脂肪米色化和棕色脂肪活化** 我们在全身*Asb3*敲除小鼠中的初步观察揭示了棕色化表型，提示ASB3在脂肪产热中发挥作用[28]。为评估ASB3在产热激活过程中的表达，野生型小鼠暴露于寒冷环境（4°C，3天）或给予CL-316,243（β3-肾上腺素能受体激动剂），两者均显著上调iWAT中ASB3蛋白水平（图1A、B）。因此，ASB3表达在iWAT米色化和产热激活期间上调。**讨论** 产热脂肪组织通过增加能量消耗在维持代谢稳态和预防肥胖中发挥作用[33]、[34]、[35]。然而，从能量平衡的角度来看，脂肪产热不能无限期激活，其振幅和持续时间必须受到严格控制。在本研究中，我们将E3泛素连接酶ASB3鉴定为脂肪细胞产热可塑性的可诱导负调节因子。寒冷暴露后，iWAT中ASB3表达增加……**CRediT作者贡献声明** **Mengyu Shi：** 撰写——初稿、可视化、验证、方法学、调查。**Haoye Liu：** 可视化、软件、方法学、数据整理。**Zhihao Wu：** 方法学、数据整理。**Linlin Huang：** 可视化、方法学、数据整理。**Chunhua Song：** 撰写——审阅与编辑、方法学。**Yuli Lin：** 撰写——审阅与编辑、可视化、监督、项目管理、方法学、资金获取、数据整理、概念构思。**Dongqin Yang：** 撰写——审阅与……**实验动物** 本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经复旦大学研究伦理委员会批准。**资助与支持** 本工作由国家自然科学基金（81970506、82471775、82271800、82372802、82200748）、上海市自然科学基金杰出青年项目（23QA1401600）、一般项目（23ZR1413000）及国家重点研发计划（2023YFA1801400）资助。**利益冲突声明** 作者声明无利益冲突。**致谢** 作者感谢中国科学院大学胡荣威博士提供的His标签泛素和泛素突变体构建体。Mengyu Shi|Haoye Liu|Zhihao Wu|Linlin Huang|Chunhua Song|Yuli Lin|Dongqin Yang