科学家报道一种与前列腺癌相关蛋白质,会影响棕色脂肪(brown fat)的燃烧能力。

  生物通报道:棕色脂肪细胞由于线粒体数目多,所以呈棕色。线粒体是细胞中的工厂,可以提升人体新陈代谢,燃烧细胞中的脂肪,是减肥好帮手。在寒冷环境中棕色脂肪能够帮助机体免受寒冷的侵袭。新生儿和冬眠中的动物体内棕色脂肪水平较高。这就是为什么相对大一点的孩子,婴儿往往不会在寒冷中颤抖,而动物往往比人类更能忍受寒冷。

  白色脂肪(white fat)的使命是储存能量。现代人吃得太多,又懒得运动,所以白色脂肪大量积存在体内,危害我们的健康。

  在棕色脂肪之后,研究人员又分离出了散在的棕色样脂肪细胞,并将这种脂肪细胞命名为米色脂肪(beige fat),这一脂肪的特点是可以燃烧卡路里,而不是将它们储存起来。肌肉运动产生的鸢尾素(irisin)可以将白色脂肪细胞转化成米色脂肪细胞。因此,米色脂肪便成为一种潜在的治疗肥胖症和糖尿病的靶细胞。

  ID蛋白属于螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH )转录因子家族,能抑制核转录因子与DNA结合而被命名为ID蛋白。迄今为止已发现有四种ID家族成员,分别由四种位于不同染色体上的ID基因所编码。它们都具有两条兼性α-螺旋所组成的高度保守的HLH同源结构域。ID蛋白广泛存在于哺乳动物细胞,是一种核转录因子负调控蛋白。因此目前关于ID蛋白治疗癌症的相关研究较多。

  一项由“NIH国家癌症研究中心”1和“NIH国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究中心”资助的研究结果显示,ID1蛋白能大幅减少不健康的白色脂肪向燃烧能量更多的米色脂肪(beige fat)转换。这意味着ID1蛋白是肥胖症和糖尿症的重要危险因素,也可能是逆转这两种疾病的分子靶点。

  “如果我们可以靶向ID1开发药物,或许能够阻止脂肪细胞的不健康储存,最终减少肥胖及相关疾病的风险,”乔治亚癌症中心和奥古斯塔大学乔治亚医学院的分子生物学家Satya Ande博士说。Ande是本文的通讯作者。

  Ande的研究团队目前正在筛选能够抑制ID1,同时促进白色脂肪转化为米色脂肪的化合物。

  在已经发表的文章中,研究人员在动物模型(老鼠)中过表达ID1蛋白质。然后观察转基因小鼠的脂肪积累情况,研究发现,脂肪细胞内过表达了ID1蛋白的小鼠无论采用高脂食谱还是普通食谱,体重都比正常小鼠增重多。

  科学家们发现当ID1处于高水平表达时,ID1会直接与棕色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)的关键转录因子(调节基因表达的上调或下调)结合,并抑制它们的活性,从而抑制棕色脂肪的燃烧能力。

  通常PGC1α(与能量代谢密切相关的1个转录辅助活化因子)是控制产热的开关,它能够直接调节Ucp1蛋白,而Ucp1蛋白能够促进棕色脂肪细胞更高效地燃烧能量散发热量,而不制造ATP。

  Ande的研究团队发现ID1还可以直接抑制Ebf2,这是棕色脂肪细胞内的另一种转录因子,能够将白色脂肪转化为更健康的米色脂肪。当id1基因缺失后,PGC1α和Ebf2基因表达增高,促进米色脂肪和白色脂肪中的Ucp1做出积极反应。

  “ID1的激活因素目前仍未清楚,但是研究人员推测可能是与肥胖和免疫相关的其他转录因子和(或)细胞因子的调节作用,”Ande说道。“ID1主要在脂肪细胞中表达,ID1水平升高,小鼠变得更加肥胖,肥胖进一步促进ID1的表达,这是一个恶性循环。”

  id1基因缺失小鼠模型显示,它并不影响小鼠的其他功能,但是目前还没有研究报道人体id1基因缺失的影响。

  肥胖通常是因为吃的太多,而能量又消耗的太少。当我们不立即将食物转化的燃料消耗掉时,我们的身体便会将多余的燃料转化成一种脂肪——甘油三酯——储存在白色脂肪中,身体饥饿时再拿出来燃烧。血液中甘油三酯的平衡与否关系到心脏病、糖尿病和其他疾病的发病风险。

  从遗传学角度来讲,规律的运动和经常暴露于较冷的温度都可以增加棕色脂肪和米色脂肪的水平。随着年龄的增长,人类产生棕色脂肪的能力随之下降,Ande 说,过表达ID1蛋白的小鼠模型帮助我们更好的理解为什么年龄越大体重增加越容易。如果我们能有效地控制ID1,也许未来我们便能自由调节人体棕色脂肪水平。

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