长链非编码RNA Gm13133诱导白色脂肪向棕色脂肪细胞转分化的作用与机制

Turning white adipocyte into brown adipocyte becomes one of hot topics in current obesity prevention and treatment research.Gm13133 was a BAT specific lncRNA identified from differential lncRNA expression profile between mouse white adipose tissue and brown adipose tissue. Our further studies revealed overexpression of Gm13133 in white preadipocyte could induce white-to-brown adipocyte transdifferentiation, and bioinformatic analysis and experiments suggested PRDM16 was its candidate target gene. So far there is no report of lncRNA in fat tissue or adipocyte, and lncRNAs may open up a world in obesity research. Based on these data, we will further investigate the roles of Gm13133 in white-to-brown adipocyte transdifferentiation by analyzing morphology, molecular characteristics and functions with ovexpression and knock down strategies, and detailed regulatory mechanism of the interaction between Gm13133 and PRDM16. As Gm13133 sequence is highly conserved in species, this study will provide a new target to combat human obesity.

白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转分化是目前肥胖防治研究的热点。Gm13133是我们采用芯片技术筛选小鼠白色脂肪与棕色脂肪组织中差异非编码RNA时发现的、高表达于棕色脂肪组织的lncRNA。前期已发现，Gm13133在白色脂肪前体细胞中过表达可促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转分化，生物信息学及实验验证初步确定PRDM16为Gm13133下游靶基因，提示Gm13133可能通过调节PRDM16的机制致白色脂肪向棕色脂肪转分化。迄今国内外尚无lncRNA在脂肪组织/细胞中功能与机制的报道。本研究拟选择小鼠原代白色/棕色脂肪前体细胞，采用过表达和敲低策略，从细胞形态、分子特征、细胞功能等方面，明确Gm13133在白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转分化中的功能，并以PRDM16为机制研究线索，揭示Gm13133可能的作用机制。鉴于人与小鼠Gm13133序列高度保守，本研究将可能为人类肥胖防治提供新型或新的靶标。

白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转分化是目前肥胖防治研究的热点。 lncRNA Gm13133 是我们采用芯片技术筛选小鼠白色脂肪与棕色脂肪组织中差异非编码 RNA 时发现的、高表达于棕色脂肪组织的 lncRNA。 本项目前期发现 Gm13133 在白色脂肪前体细胞中过表达可促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转分化，生物信息学及实验验证初步确定 PRDM16 为 Gm13133 下游靶基因，在基础上将进一步论证 Gm13133 在白色脂肪向棕色脂肪转分化的作用以及机制。研究发现：①Gm13133 过表达可以使白色脂肪细胞特异性标志降低，棕色脂肪细胞特异性标志升高，线粒体功能相关基因上调； ② Gm13133 过表达可以显著提高白色脂肪细胞线粒体DNA拷贝数和线粒体数目，提高ATP产生，降低成熟脂肪细胞甘油三酯水平，促进能量代谢；③过表达Gm13133对白色脂肪和棕色脂肪细胞增殖能力并不影响；④Gm13133抑制使棕色脂肪细胞白色脂肪细胞特异性标志表达水平显著升高，棕色脂肪细胞特异性标志则显著下调，线粒体功能相关基因表达水平同样下调；⑤Gm3133表达抑制后，棕色脂肪细胞功能明显受到抑制；线粒体拷贝数减少，ATP产生能量下降，甘油三酯累积增多，棕色脂肪细胞的白色脂肪细胞特征增强；⑥GM13133促进白色脂肪细胞棕色化是通过调控棕色脂肪细胞重要功能基因PRDM16表达实现的，GM13133过表达可促进PRDM16表达，二者在组织中表达水平呈现显著正相关；⑦Gm13133通过调控氧化磷酸化、脂肪酸代谢、PPAR、胰岛素信号以及泛素化蛋白降解等信号通路进一步调控白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转分化，从而为深入开展 lncRNA Gm13133在白色脂肪向棕色脂肪转分化作用的研究提供了新的实验依据。