顶尖学术期刊《自然》最新在线发表的一篇论文中,美国斯克里普斯研究所(Scripps Research)的科学家们发现,在脂肪组织中,有一种过去鲜为人知的蛋白质意想不到地含量丰富,并且对脂肪细胞的功能非常重要。研究机构的新闻称,“这一出人意料的发现为人们认识肥胖和代谢问题打开了新的大门”。
这种蛋白的大名听起来和肥胖没什么关系,叫“孕酮受体膜成分2”(简称PGRMC2)。人们过去对这种蛋白了解很少,虽然在子宫、肝脏和其他几个部位检测到过这种蛋白,但并不太清楚它有什么功能。
而Enrique Saez博士的课题组在研究这种蛋白的功能时发现,PGRMC2蛋白担任着血红素“旅伴”的重任。
血红素是一种人们早就认识的重要分子,对细胞的增殖、死亡和昼夜节律等生理功能至关重要。“尽管血红素对多种细胞过程的重要性早已为人所知,但我们也知道,血红素对其周围的细胞物质有毒,其移动需要搭乘某种‘穿梭巴士’。” Saez博士解释,“迄今为止,虽然有很多假说,但人们一直没有找到能起这种交通作用的蛋白。”
Saez博士和同事们解开了这个谜题。他们通过一系列生化实验和细胞分析技术揭示,PGRMC2可以从血红素的“合成产地”——细胞质内的线粒体,一路把血红素送到执行重要功能的工作场所——细胞核。据介绍,PGRMC2是第一个在哺乳动物细胞中发现的胞内血红素伴侣。
科学家们并未就此止步。继续探索PGRMC2与血红素的关系时,他们在一个过去没想到的地方发现了PGRMC2的存在:脂肪组织,尤其是在褐色脂肪组织。
大部分人对白色脂肪组织比较熟悉,那些囤积在腰腹、大腿、内脏的脂肪都属于白色脂肪。不过,人体内除了白色脂肪外,还有一类褐色脂肪。近年来,褐色脂肪组织的存在越来越受到关注,因为这种脂肪有着“燃烧卡路里”的重要功能,可以产生热量来维持体温。
▲健康的褐色脂肪细胞(绿色)需要大量血红素来执行代谢功能(图片来源:Scripps Research)
正常情况下,褐色脂肪组织有很高的血红素含量。然而,当小鼠的褐色脂肪组织中缺少PGRMC2时,血红素含量下降了60%。“第一个令人惊讶的发现是,褐色脂肪看起来变白了。”这项研究的第一作者Andrea Galmozzi博士说。
当这些小鼠身处寒冷环境,脂肪缺少PGRMC2的后果很快显现:它们的体温迅速下降。由于细胞无法燃烧能量,褐色脂肪的供热功能失灵。
▲敲除脂肪组织中的PGRMC2,小鼠的褐色脂肪变白了(图片来源:参考资料[1])
不仅如此,脂肪组织缺少PGRMC2还让小鼠出现很多代谢问题。在吃了富含油脂的食物后,它们比对照组更容易有糖尿病的典型症状——葡萄糖不耐和胰岛素抵抗,并且表现出血脂高、肝脂肪变性加重,等等。
观察到脂肪缺少PGRMC2对代谢不利,研究人员想到,反过来激活PGRMC2,是不是有可能逆转代谢症状呢?
果不其然!在给吃胖的糖尿病小鼠使用了PGRMC2的小分子激活剂后,血糖等方面的相关症状得到了显著改善。“我们发现,要逆转肥胖对健康产生的严重影响,调节脂肪组织中PGRMC2的活性或许是一种有用的药理学方法。”Saez博士总结。
▲PGRMC2激活剂CPAG-1让褐色脂肪组织内的油脂减少(图片来源:参考资料[1])
这些新发现也让科学家们对其他组织器官的代谢问题有了新的认识。比如,肝脏中也有大量血红素,激活其中的血红素“旅伴”,或许也可以有助于减轻非酒精性脂肪性肝炎(NASH)等代谢紊乱。“我们很想知道,这种蛋白质在其他组织中是否也起着同样的作用。”Sazez博士说道。
原标题:《自然》:燃烧卡路里,原来需要你!解决肥胖和代谢问题,这种蛋白对脂肪很重要