长链非编码RNA FOXC2-AS1促进人白色脂肪细胞棕色化的作用与机制研究

FOXC2-AS1 is significantly upregulated in human brown adipocytes compared to white adipocytes identified by differential lncRNA expression profile. Bioinformatic analysis and experiments revealed overexpression of FOXC2-AS1 in human white preadipocytes could induce brown-like adipocytes and increase FOXC2 expression via modification of H3K27ac level at the promoter region. In this research, we will adopt overexpression and knock down strategies to explicit the function of FOXC2-AS1 in the aspects of morphology, molecular characteristics and metabolism capacity. Moreover, rescure strategy, RIP, RNA pull-down, ChIP and ChIRP will be conducted to explore the detailed regulatory mechanism of the interaction between FOXC2-AS1 and FOXC2.This study will help to provide new theory basis and experimental evidence for obesity prevention.

FOXC2-AS1是我们采用芯片技术筛选人白色脂肪细胞与棕色脂肪细胞中差异非编码RNA时发现的、高表达于棕色脂肪细胞的lncRNA。前期实验及生物信息分析发现，FOXC2-AS1过表达可显著促进白色脂肪细胞棕色化；过表达FOXC2-AS1可显著促进FOXC2表达，该效应与FOXC2启动子区域H3K27乙酰化水平显著增加有关；提示FOXC2-AS1可能通过H3K27乙酰化作用调控FOXC2表达进而促进人白色脂肪细胞棕色化。本研究采用过表达和沉默策略，从细胞特征、分子表达、代谢功能多个方面阐明FOXC2-AS1促进白色脂肪细胞棕色化的功能，采用挽救实验策略，应用RIP、RNA pull-down、ChIP、ChIRP等技术，揭示FOXC2-AS1调控FOXC2表达参与人白色脂肪细胞棕色化的分子机制，本研究将有助于为肥胖防治研究提供新的理论依据和实验证据。

肥胖的主要表现为白色脂肪组织的过度堆积、局部含量增加及分布异常。棕色脂肪组织由于具有强大的代谢能力，成为肥胖治疗研究领域最具前景的突破口。白色脂肪在一定条件下具备棕色样脂肪的现象，提示将白色脂肪转化为棕色样脂肪是棕色脂肪治疗肥胖的又一可行途径。lncRNAs是一类重要的非编码RNA分子，在细胞分化、生长发育及疾病发生发展过程中发挥巨大作用。虽然目前尚无有关lncRNA在人白色脂肪棕色化作用中的报道，但已有研究证实该类分子具有调控棕色脂肪分化及代谢能力的重要功能。FOXC2-AS1是我们采用芯片技术筛选人白色脂肪细胞与棕色脂肪细胞中差异非编码RNA时发现的、高表达于棕色脂肪细胞的lncRNA。通过qRT-PCR实验发现，FOXC2-AS1在人皮下来源白色脂肪细胞分化过程中表达下调，且棕色化诱导因子可以诱导其表达。采用慢病毒技术在人白色脂肪细胞中过表达 FOXC2-AS1，对成脂分化并无显著影响，却可出现棕色样脂肪细胞的特征，具体表现为细胞氧耗速率和线粒体数量的显著增多，棕色脂肪标志分子UCP-1、PRDM16、PGC1α表达的显著升高；而采用siRNA技术敲减FOXC2-AS1的表达后，白色脂肪细胞会表现出抑制棕色化的功能与分子特征。文献复习发现，lncRNA可能通过邻近有功能的基因发挥作用，运用qRT-PCR检测发现其潜在靶基因FOXC2在人白色脂肪细胞分化过程中是下调的，受到棕色化诱导因子的调控，且与FOXC2-AS1表达呈正相关；核质分离与qRT-PCR实验显示FOXC2-AS1在细胞核与细胞质均有表达，且细胞核中表达较高。运用RNA pull down实验寻找与FOXC2-AS1结合的蛋白，共鉴定到30个蛋白，过滤掉β-actin、角蛋白等杂蛋白后，有10个蛋白质可供下一步研究。借助高通量测序实验，发现 FOXC2-AS1过表达前后编码基因在人白色脂肪细胞中差异显著，Pathway分析显示差异基因主要集中在细胞自噬和泛素介导的蛋白水解途径；通过 Western Blot技术检测自噬标志蛋白 LC3 II / I 的比率显著减少，进一步证实 FOXC2-AS1可能是通过抑制细胞自噬途径促进白色脂肪棕色化。以上结果有助于了解lncRNA FOXC2-AS1促进人白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转化的作用机制，为肥胖的防治提供潜在的治疗靶标。