干细胞向脂肪细胞定向的分子机制研究

脂肪组织是人体重要能量贮存器官，同时还是一个重要内分泌器官；过多或过少的脂肪组织都会引起代谢综合症。脂肪细胞发育可分为三个阶段： 1.多潜能干细胞；2.前脂肪细胞；3.脂肪细胞。有关前脂肪细胞分化为脂肪细胞的机理已经得到充分的研究，目前该领域的研究集中在多潜能干细胞定向为前脂肪细胞的机理。我们已建立了2种稳定的将多潜能干细胞C3H10T1/2定向为前脂肪细胞的模型：分别是BMP4处理的C3H10T1/2细胞以及5－氮杂胞苷处理C3H10T1/2后建系的A33细胞株,本研究将应用这两种细胞模型从蛋白、mcroRNA、DNA甲基化变化几个方面在细胞水平集中研究多潜能干细胞定向为前脂肪细胞过程中的分子机理；同时利用脂肪组织特异表达的BMP4转基因小鼠和脂肪组织BMP4条件性敲除小鼠在活体内验证BMP4导致多潜能干细胞定向为前脂肪细胞的机理,该研究对寻找治疗肥胖及相关疾病的分子靶点具有重要意义。

肥胖是多种疾病的高危因素，研究肥胖发生的机制具有重要的意义。肥胖不仅包括脂肪细胞的增大和伴随着脂肪细胞数目的增加，一方面来自间充质干细胞向脂肪细胞的定向分化，另一方面来自前脂肪细胞向脂肪细胞分化过程中的有丝分裂克隆扩增。首先我们建立了多潜能干细胞向脂肪细胞定向分化的模型并且构建了脂肪组织特异高表达BMP4和特异敲除BMP4的小鼠模型。一、利用蛋白组学，microRNA芯片等组学方法发现1.干细胞向脂肪细胞定向的过程中存在上皮间质转化lox在其中发挥重要作用；2.Gdf6可以促进干细胞向脂肪细胞的定向，而Egr2则起着抑制作用；3.microRNA140响应BMP4信号，通过抑制OSTM1来促进脂肪细胞的定向分化。二、我们发现脂肪组织过表达BMP4的小鼠脂肪体积缩小，在高脂饮食作用下代谢状况优于野生型小鼠，其皮下脂肪存在明显棕色样改变，而脂肪组织特异敲除BMP4的小鼠则反之。三、在前脂肪细胞分化为脂肪细胞的过程中，我们发现1.C/EBPβ通过转录激活多个细胞周期蛋白以及组蛋白H4，促进有丝分裂克隆扩增的过程进而促进向脂肪细胞的分化；2.C/EBPβ还转录激活Atg4b，进而通过调控自噬促进早期分化抑制因子Klf2/3的降解，进而促进脂肪细胞分化；3.Pias1和ATF5作为C/EBPβ的共转录因子，通过影响C/EBP的稳定性以及与下游靶基因的结合来调控脂肪细胞分化；4.Suv39h1和G9a与Ap2形成复合物，通过影响组蛋白H3的K9甲基化来抑制C/EBPα的表达，从而实现对脂肪细胞分化的影响。我们的这些发现对于深刻理解肥胖发生的分子机制提供了依据，也对寻找治疗肥胖及其相关疾病的分子靶点具有重要意义。