AMPKr2促进脂肪细胞分化的机理研究

The dysfunction of adipose tissue, especially the abnormal differentiation of adipocytes, is the main cause and underlies pathogenesis for obesity. The role of AMPKγ2 on adipocytes differentiation is still unclear. Previous studies in our laboratory has found that the expression of AMPKγ2 undergone a significant gradual increase during the progression of adipocyte differentiation of adipocytes. Further analysis showed that AMPKγ2 has a positive effect on differentiation of adipocytes, and AMPKγ2 mainly located in the nucleus. Based on these findings, we propose to compare the nuclear localization sequence mutated AMPKγ2 vs. the wild type AMPKγ2 in their ability to rescue adipogenesis in adipose specific AMPK γ2 knockout adipocyte precursor cells, to confirm that the nuclear localization sequence of AMPKγ2 is necessary for AMPK to compartmentalize into the nucleus and promote adipocyte differentiation by phosphorylating key factors such as PPARγ, P300, CEBPα and SREBP-1c etc. This application would, once completed, reveal molecular mechanism of AMPKγ2 in the differentiation of adipocyte, and provide a potentially new target for the treatment of obesity and its related metabolic diseases.

脂肪细胞分化异常是肥胖发生的主要诱因之一。AMPK家族在脂肪代谢中发挥重要作用, 然而AMPKγ2在脂肪细胞分化中的作用尚不清楚。本实验室前期工作发现AMPKγ2的表达随着脂肪细胞的分化显著增加，且敲除AMPKγ2抑制脂肪细胞的分化。核质蛋白分离实验显示AMPKγ2明显定位于成熟脂肪细胞的细胞核内，且诱导α催化亚基的入核。基于这些发现，我们推测AMPKγ2可能是一种新的促进脂肪细胞分化的调控蛋白。本课题拟确定AMPKγ2在体内促进脂肪细胞分化的生理阶段，阐明核定位AMPK为其促进脂肪细胞分化的必要条件，并研究AMPKγ2如何直接与脂肪细胞分化关键转录因子如PPARγ, P300, CEBPα及SREBP-1c等相互结合作用或通过AMPK磷酸化间接影响这些因子的分子机制。本项目的完成将阐明AMPKγ2在脂肪细胞分化中的作用机制，为肥胖及相关疾病的治疗提供新的靶点。

随着经济发展和人们生活水平的提高，超重及肥胖患者人数在全球不断攀升。脂肪组织功能失调，特别是脂肪细胞分化异常，是肥胖发生的根源和发生机制。因此，阐明脂肪细胞的分化机制对有效的预防和减轻肥胖具有重要的现实意义。AMP激活的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）是能量代谢中的重要蛋白激酶，在维持机体的能量平衡中具有重要作用。AMPKγ2是AMPK的一个亚基，其在脂肪细胞及脂肪组织内的功能及具体分子机制尚无相关文献报道。.在本项目中，我们探讨了AMPK γ亚基的一种亚型AMPKγ2在3T3-L1脂肪细胞分化过程中的调节作用。我们发现随着3T3-L1分化的进行，AMPKγ2的表达经历了一个显著的逐步增加的过程。进一步的研究发现AMPKγ2的增量表达是与脂肪细胞分化紧密相关的。AMPKγ2的增量表达对3T3-L1是有正向的促进效应，并且AMPKγ2可能主要是通过适度激活AMPK活性并引导AMPK入核从而调控基因表达两个方面发挥功能。基于这些发现推测AMPKγ2其可能是一种新的脂肪细胞分化的Marker基因，有可能成为治疗肥胖和相关疾病的新的靶点。.为阐明AMPKγ2的生理学功能，我们构建了AMPK γ2脂肪细胞特异敲除的小鼠模型，实验显示AMPKγ2敲除小鼠的体重显著下降，脂肪含量降低，脂肪细胞变小，胰岛素抵抗状态也得到了显著改善。通过分离原代前体脂肪细胞，成功构建诱导型AMPKγ2稳定细胞系，进行体外分化，结果显示AMPKγ2敲除显著降低脂肪细胞的分化。Tamoxifen调控的AMPKγ2-LOXP脂肪前体细胞实验也证明了这一点。同时我们在实验中也发现AMPKγ2可以促进脂肪细胞中UCP1的表达，AMPKγ2敲除小鼠的脂肪细胞中UCP1的表达显著降低。本项目阐明了AMPKγ2在脂肪细胞中的作用和功能，为肥胖及代谢病的治疗提供理论基础。.