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2017.2.17 每日早知道

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浏览:- 发布日期:2017-02-17 08:51:28【

周五

Nature:脂肪细胞释放到血液中的miRNA调节其他的组织
脂肪细胞不仅仅是存在于体内的脂滴,它们也释放激素和其他的信号蛋白,从而影响着多种组织。如今,在一项新的研究中,来自美国、瑞士和巴西的研究人员鉴定出脂肪细胞运送一类被称作微RNA(microRNA, miRNA)的小分子RNA的途径,而且所运送的miRNA有助调节其他的器官。相关研究结果于2017年2月15日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Adipose-derived circulating miRNAs regulate gene expression in other tissues”。

论文通信作者、美国哈佛医学院乔斯林糖尿病中心(Joslin Diabetes Center)医学教授和首席学术官Ronald Kahn博士说,“这一机制可能有潜力让人们开发出一种全新的治疗方法。”

Kahn解释道,这项研究提示着利用脂肪细胞开发出的基因疗法可能有助治疗肝脏或其他器官中的代谢病、癌症或其他疾病。

利用小鼠和人细胞作为实验对象,Kahn和他的研究团队研究了miRNA的作用。作为一类小分子RNA,miRNA不能表达蛋白,但是能够调节其他的表达蛋白的RNA。体内的所有细胞都产生miRNA,而且已知一些miRNA可能是由细胞释放到血液中的。然而,一旦它们进入血液,它们到底发挥什么作用一直充满争论。

Kahn团队着重关注脂肪细胞通过被称作“外泌体(exosome)”的微小囊泡分泌到血液中的miRNA。他们首先利用经过基因修饰让脂肪细胞不能够产生miRNA的模式小鼠开展研究。他们随后证实在脂肪组织中不能产生miRNA的这些小鼠体内,在外泌体中循环的miRNA总数量显著下降。当他们将正常的脂肪组织移植到这些小鼠体内后,循环miRNA的这种数量下降能够得到恢复。这一结果表明很多循环miRNA来自脂肪组织。

接着,Kahn团队研究了两组脂肪营养不良(lipodystrophy)患者:一组脂肪营养不良患者是由于遗传原因缺乏脂肪组织,另一组脂肪营养不良患者是由于非遗传原因丢失了脂肪组织。在这两组患者体内,该团队发现外泌体中的循环miRNA水平低于正常水平。

Kahn说,这提示着脂肪组织产生的这些miRNA可能有助于诊断代谢疾病,如肥胖、2型糖尿病和脂肪肝。

但是这些miRNA也进入其他的组织并且调节那里的基因表达以至于它们可能潜在地用于治疗吗?

为此,Kahn团队研究了一种在脂肪营养不良小鼠的肝脏中上调表达的基因。他们发现这种基因表达能够受到脂肪组织释放到外泌体中的一种miRNA的影响。他们也证实脂肪细胞不能够产生miRNA的小鼠也不能够产生这种miRNA。Kahn说,“但是,在将这种缺失的miRNA添加到外泌体中后,它确实调节这种基因。因此,脂肪组织利用这种miRNA给肝脏发送信号。”

接着,Kahn团队构建出另一种模式小鼠,它们的脂肪细胞经基因改造而能够产生在人体而不是在小鼠体内发现的某些miRNA,结果证实这些人miRNA也能够调节这些小鼠肝脏中的靶标,而且这确实是通过这些存在于外泌体中的循环miRNA进行调节的。

Kahn总结道,“我们在小鼠体内证实这些存在于外泌体中的循环miRNA至少在肝脏中能够调节基因表达,这种调节也可能在其他的组织中发生。”如今,他的团队正在观察这种miRNA机制是否也在肌肉和大脑等其他组织中发挥作用。

此外,Kahn团队将研究这种机制是否可能用于基因疗法之中。

Kahn指出脂肪组织容易获得,这是用于基因疗法的一个重大优势。他提出,“我们能够利用简单的穿刺活检方法获取病人的皮下脂肪组织,对其中的脂肪细胞进行修饰而让它们产生我们想要的miRNA,将这些细胞移植回这名病人体内,随后希望它们能够调节在这名病人体内不能受到正常调节的基因。”

比如,这种用于治疗脂肪肝的基因疗法可能比在肝脏中再生细胞更加安全和更加有效。Kahn说,“我们认为它也可能用于治疗非代谢疾病,如肝癌。”(生物谷 Bioon.com)


2月16日Nature杂志精选文章一览
【1】封面故事: 藜麦基因组序列
doi | 10.1038/nature21370
本期封面所示为秘鲁高地的妇女捣碎藜麦的场景。Mark Tester及同事报告了藜麦 (Chenopodium quinoa) 的参考基因组序列,藜麦是一种能够在许多不同环境条件下生长的高营养作物。作者将光学、染色体接触和遗传图谱与长读测序结合起来,生成了藜麦的异源四倍体基因组,还测序了其它二倍体和四倍体藜属(Chenopodium)物种的基因组,以表征藜麦的遗传多样性和亚基因组的演化过程。他们发现了一个调控苦味皂素的生物合成的转录因子,以及可用于开发甜味的商业藜麦品种的标志物。

【2】哺乳动物干细胞动力学
doi | 10.1038/nature21046
乳腺干细胞驱动了乳房组织内的分枝化形态发生,但是人们仍不了解它们的位置、动力学特征和结局。在本文中,作者使用了一种综合了系谱追踪、单细胞分析、数学建模和器官再造的多学科方法来定义乳腺形态发生的特征。研究结果表明,每当末端乳芽出现分支和延长时,系谱限制性异构干细胞就会通过细胞重排来调节它们的扩散行为。

【3】C*剪接复合体的结构
doi | 10.1038/nature21079
近年来,人们对剪接过程中多种中间体结构的认识已取得了长足进展。现在,Reinhard Lührmann和Kiyoshi Nagai领导的两个小组描述了剪接中间体C*复合体的冷冻电镜结构(分别来自人类细胞和酵母细胞)。与前催化中间体(C复合体)相比,研究者在C*复合体中观察到的重要特征是分支位点的腺苷和分支内含子被置于催化中心之外,为3'外显子入驻提供了空间,从而为外显子连接做好准备。

【4】硅基红外光电探测器
doi | 10.1038/nature21050
硅是现代电子设备的基石,但作为红外光电探测平台却表现不佳。Valerio Adinolfi和Edward Sargent提出了一个解决该缺陷的方案:一种被他们称为“光电压场效晶体管”的新设备架构。他们的想法是,不试图操纵硅本身的光敏性,而是将红外敏感的量子点用作主要的光响应元件。吸收的光在量子点层产生电光压,电光压反过来调节了硅晶体管的电响应。所得的硅基红外光电探测器的性能可与基于更复杂、更昂贵的半导体系统的一流设备相媲美。

【5】熔融无机盐中的稳定胶体
doi | 10.1038/nature21041
即便两种组分不在分子水平混合,它们仍能以胶体溶液的形式变得均匀,其中一种组分(溶质)的粒子或液滴分散于另一相(溶剂,一般为液体)中。举例来说,牛奶就是由水中的脂肪滴组成的胶体。在本文中,Dmitri Talapin及同事表明,稳定胶体不仅存在于水和其它“常规”溶剂中,还能在无机熔盐(如熔融氯化钠)和液态金属中存在。作者并没有通过向粒子表面添加配体来实现稳定,而是利用了一种基于溶质粒子表面与周围溶剂离子间化学作用的机制。作者使用的非常规无机溶剂的范围表明,这一发现或许能增加胶体纳米材料可用的化学空间,进而拓展潜在的应用范围。

【6】冰盖海因里希事件的建模
doi | 10.1038/nature21069
海因里希事件指大量冰山脱离冰盖(如劳伦太德冰盖)进入北大西洋的现象。虽然人们已经对此进行了数十年的研究,并且提出了无数猜想,但海因里希现象的触发机制仍存在大量争议。Jeremy Bassis及同事展示了新的建模证据,表明该现象的触发机制出人意料地简单:温暖海水的侵袭破坏了裂冰前端的稳定性,导致冰块突然释放。值得注意的是,海床的地壳均衡回弹抬升了裂解的冰舌,切断海洋界面,使得海因里希现象产生了显著的锋利特征。

【7】海洋氧气减少
doi | 10.1038/nature21399
人们认为,气候变暖可能会导致氧溶解度下降、深海空气流通减弱,从而造成海洋溶氧量全面下降。溶解氧减少可能会影响海洋养分循环和海洋生物的栖息环境。本研究发现,在过去五十年中,全球海洋氧含量已减少逾2%,但不同洋盆和海洋深度的氧损失表现出了巨大差异。

【8】早期大脑过度生长可预测自闭症谱系障碍
doi | 10.1038/nature21369
自闭症谱系障碍(ASD)与大脑过度生长有关,但大脑过度生长与行为症状之间的联系仍不清楚。Heather Hazlett及同事对有高度自闭症家族风险的婴儿开展了纵向神经成像研究,结果显示,24月龄时被诊断为ASD的高风险儿童在6-12月龄间的皮质生长速度出现了加快。高风险儿童的早期大脑过度生长与24月龄时的社交障碍有关,此外,6月及12月龄时取得的成像数据可用于预测高风险儿童在24月龄时的ASD诊断情况。这些发现表明,ASD发展轨迹方面的差异早在出生第一年就会出现。

【9】阻断胰腺癌间质亚群
doi | 10.1038/nature21064
本文作者在Kras突变驱动的胰腺癌模型中发现,一个癌细胞亚群可以独立于Kras信号转导,获得Smarcb1–Myc网络驱动的间质表型。这一变化与蛋白质代谢增加有关,抑制蛋白质代谢会使得肿瘤对抑制这一代谢适应变得敏感。这些发现指向了一种潜在的胰腺癌治疗策略。

【10】线粒体融合蛋白结构揭示线粒体融合过程
doi | 10.1038/nature21077
线粒体融合对于细胞器功能的发挥至关重要,这一过程需要线粒体融合蛋白(dynamin家族蛋白的一种GTP酶)具有活性。线粒体融合蛋白位于线粒体外膜,不同线粒体上的线粒体融合蛋白低聚与GTP酶活动共同导致了细胞器融合。通过解析人类MFN1(线粒体融合蛋白1)片段的晶体结构,高嵩及同事揭示了GTP诱导的构象变化,这些变化促进了MFN1二聚化,从而实现线粒体融合。他们的观察结果对线粒体融合蛋白突变引起的失调相关。(生物谷Bioon.com)

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