白色脂肪米色化关键基因的鉴定及其功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81730024
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    292.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0709.能量代谢调节异常与肥胖
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31
  • 项目参与者:
    高永; 崔肖娜; 杨晓莹; 姚璐; 张磊; 张印良; 叶菁菁; 李怡心; 张玉洁;
  • 关键词:

项目摘要

Obesity results from a chronic imbalance between energy intake and energy expenditure, which is closely associated with many diseases, including cardiovascular diseases, type 2 diabetes and nonalcoholic fatty liver disease. White adipose tissue (WAT) is essential for triglyceride storage and endocrine signaling, while brown adipose tissue (BAT) dissipates energy to generate heat through uncoupled respiration mediated by UCP1. BAT is specialized in energy expenditure and counteracts obesity. Recent studies have identified a subset of cells in WAT that could be converted into brown-like adipocyte (also called beige, or brite cells). In response to environmental or hormonal stimuli (such as cold exposure or β-adrenergic receptor agonists), these beige cells undergo a browning process and possess brown feature, including multilocular lipid droplets and high UCP1 protein levels. This browning process has been suggested to have strong anti-obesity and anti-diabetic benefits. Although beige cells are functionally similar to brown adipocytes, they are developmentally of different origins. The classical brown adipocytes have a common ancestor with myocytes that express Myf5 and Pax7, while beige cells originate from a Pax7- Myf5- lineage. .To identify genes involved in development of beige fat, we first injectedβ-adrenergic receptor agonist into mice and harvested inguinal fat for microarray analysis of differentially expressed genes. Our microarray data identified several candidate genes, including SIRT6 and KLF9. Moreover, Western blot analysis indicates that the protein levels of SIRT6 and KLF9 in inguinal fat tissue of mice are increased in response to cold exposure or β-adrenergic receptor agonist treatment. We have generated fat-specific SIRT6-deficient mice. These SIRT6-mutant mice displayed obesity and cold intolerance. Furthermore, SIRT6-deficient mice exhibited impaired browning of white adipose tissue induced by cold exposure orβ-adrenergic receptor agonist treatment. Likewise, the global KLF9 deficient mice also displayed obesity and these mutant mice showed impaired beiging of white fat stimulated by cold exposure orβ-adrenergic receptor agonist treatment. .These data obtained from SIRT6 or KLF9-mutant mice suggest that both SIRT6 and KLF9 are involved in beige fat development. However, how these genes regulate beige fat development and activation remains unclear. .We will perform the following studies:.1, We will study the mechanism of SIRT6 and KLF9 action in beige fat using primary adipocyte; .2, We need generate SIRT6-transgenic mice and KLF9-trangenic mice. We will also generate fat-specific KLF9-deficient mice since we just have global KLF9-mutant mice in hand. .3, In addition to SIRT6 and KLF9, we have also identified the other genes and signaling pathway possibly involved in beige fat development. We will also study these genes using different cell and mouse models. .Notably, recent studies have revealed that adult humans also have functional UCP1+ brown adipocytes. Human adipose depots are highly heterogeneous, and brown adipocytes coexist with beige and white adipocytes. Thus, promoting development and function of brown and beige fat may represent an attractive treatment for obesity.
现有证据表明哺乳动物存在第三种脂肪细胞,即米色脂肪细胞。米色脂肪细胞在寒冷等条件下被激活而发挥产热功能,但其发育和激活过程分子机制尚不清楚。本申请拟从表观遗传和基因转录调控着手研究米色脂肪的发育和激活。我们前期工作表明,寒冷或去甲肾上腺素处理小鼠,发现其皮下白色脂肪组蛋白去乙酰化酶SIRT6和转录因子KLF9表达增加;脂肪组织特异敲除SIRT6的小鼠表现出肥胖,体温下降,寒冷诱发的白色脂肪米色化受损;同样,KLF9基因全身敲除小鼠也有类似的表型;这些结果表明SIRT6和KLF9参与了米色脂肪细胞发育。本申请拟开展以下工作:1,从分子水平和细胞水平深入研究SIRT6和KLF9调节米色脂肪细胞发育机制;2,构建SIRT6和KLF9脂肪特异转基因小鼠以及KLF9脂肪特异敲除动物模型,确定这些基因对米色脂肪发育及对机体代谢的影响。研究米色脂肪细胞发育具有重要生理意义,可为治疗肥胖提供潜在靶点。

结项摘要

现有证据表明哺乳动物存在第三种脂肪细胞,即米色脂肪细胞。米色脂肪细胞在寒冷等条.件下被激活而发挥产热功能,但其发育和激活过程分子机制尚不清楚。我们前期工作表明,寒冷或去甲肾上腺素处理小鼠,发现其皮下白色脂肪组蛋白去乙酰化酶SIRT6和转录因子KLF9表达增加;提示SIRT6和KLF9可能参与了米色脂肪细胞发育。本项目主要从分子水平、细胞水平和动物整体水平研究SIRT6和KLF9调节米色脂肪细胞发育机制。在该项目的支持下,我们发现Sirt6基因敲除损害了棕色脂肪的产热功能,抑制了白色脂肪棕色化,所以脂肪组织特异性敲除Sirt6的小鼠表现出肥胖,胰岛素抵抗以及肝脏脂质沉积的表型。该研究发表在Cell Reports(2017),其意义在于,SIRT6作为去乙酰化酶,适合作为药物靶点,其激动剂有可能用于治疗肥胖等代谢性疾病。我们也发现脂肪中Klf9的表达受到肾上腺素激动剂和其他生理刺激的调节, 脂肪组织中Klf9转基因促进了棕色脂肪产热和白色脂肪棕色化,相反Klf9的小鼠表现出肥胖以及氧耗降低,脂肪产热功能减弱的表型。该研究发表在Diabetes(2020),其意义在于,脂肪组织特异性激活Klf9将促进米色脂肪发育,具有治疗肥胖的潜力。有意思的是,我们还发现,在肝脏组织中,klf9介导了糖皮质激素诱发肝脏糖异生及高血糖症。糖皮质激素诱导肝脏Klf9的表达,Klf9刺激肝脏的糖异生,在肝脏组织激活Klf9表达能升高小鼠血糖水平,相反,肝脏Klf9特异敲除小鼠表现出饥饿后低血糖。该研究发表在JCI(2019),其研究意义在于,糖皮质激素在临床使用广泛,但其诱发糖尿病的机理不清,我们阐明了这一科学问题,为治疗糖皮质激素诱发的糖尿病打下基础。另外,我们还研究了Foxi2通过调控AgRP表达和分泌,影响脂肪产热和食欲;以及Klf9家族其他成员,包括Klf10和Klf16分别调控肝脏的糖异生和脂肪酸氧化,这些研究分别发表在Diabetes(2022),Gut(2021)以及Diabetologia(2017),这些研究揭示了体内糖脂代谢调控网络。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cold-Inducible Klf9 Regulates Thermogenesis of Brown and Beige Fat
冷诱导 Klf9 调节棕色和米色脂肪的生热作用。
  • DOI:
    10.2337/db19-1153
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    DIABETES
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Fan, Heng;Zhang, Yujie;Chang, Yongsheng
  • 通讯作者:
    Chang, Yongsheng
Forkhead Box i2 Transcription Factor Regulates Systemic Energy Metabolism Via Neuropeptide AgRP
Forkhead Box i2 (Foxi2) 转录因子通过神经肽 AgRP 调节全身能量代谢
  • DOI:
    10.2337/db22-0002
  • 发表时间:
    2022-10-01
  • 期刊:
    DIABETES
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Fan,Yatong;Sheng,Sufang;Chang,Yongsheng
  • 通讯作者:
    Chang,Yongsheng
FGF9 Alleviates the Fatty Liver Phenotype by Regulating Hepatic Lipid Metabolism.
FGF9通过调节肝脏脂质代谢减轻脂肪肝表型
  • DOI:
    10.3389/fphar.2022.850128
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhao, Fanrong;Zhang, Lei;Zhang, Menglin;Huang, Jincan;Zhang, Jun;Chang, Yongsheng
  • 通讯作者:
    Chang, Yongsheng
Transcription factor Klf9 controls bile acid reabsorption and enterohepatic circulation in mice via promoting intestinal Asbt expression
转录因子Klf9通过促进肠道Asbt表达控制小鼠胆汁酸重吸收和肠肝循环
  • DOI:
    10.1038/s41401-021-00850-x
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Acta Pharmacologica Sinica
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Shuainan Liu;Man Liu;Min Zhang;Cui-Zhe Wang;Zhanqing Li;Chun-Yuan Du;Su-Fang Sheng;Wei Wang;Ya-Tong Fan;Jia-Ni Song;Jiaojiao Huang;Yue-Yao Feng;Wei Qiao;Yongshun Li;Lu Zhou;Jun Zhang;Yongsheng Chang
  • 通讯作者:
    Yongsheng Chang
KLF10 transcription factor regulates hepatic glucose metabolism in mice
KLF10转录因子调节小鼠肝脏葡萄糖代谢
  • DOI:
    10.1007/s00125-017-4412-2
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Diabetologia
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Yang Xiaoying;Chen Qi;Sun Lihong;Zhang Huabing;Yao Lu;Cui Xiaona;Gao Yong;Fang Fude;Chang Yongsheng
  • 通讯作者:
    Chang Yongsheng

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其他文献

人类肿瘤组织中非编码RNA-NC28和NC119的鉴定及表达
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国医学科学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄洁夫;赵屹;赵海涛;刘长宁;袁艳华;桑新亭;常永生;卢欣;王歈;孙贞媛;毛一雷
  • 通讯作者:
    毛一雷
Par6A cDNA的克隆与表达
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    基础医学与临床
  • 影响因子:
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  • 作者:
    朱镠娈;常永生;刘晓军;孔星星;方福德;崔安芳;纪少伟
  • 通讯作者:
    纪少伟
MicroRNA-29抑制胰岛素刺激的大鼠L6细胞葡萄糖吸收
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    基础医学与临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘长征;李静静;焦涛;何小东;常永生
  • 通讯作者:
    常永生
PGC-1 α coactivates estrogen-related receptor- α to induce the expression of glucokinase.
PGC-1α共同激活雌激素相关受体-α以诱导葡萄糖激酶的表达。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Am J Physiol Endocrinol Metab
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  • 作者:
    常永生
  • 通讯作者:
    常永生
人SREBP-1c启动子报告基因的构建和功能验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    基础医学与临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方福德;王瑞;孔星星;乔爱军;常永生;刘晓军;邵迪
  • 通讯作者:
    邵迪

其他文献

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常永生的其他基金

调控机体代谢的肝脏因子的鉴定及其功能研究
  • 批准号:
    82230027
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    262 万元
  • 项目类别:
    重点项目
转录因子FOXQ1调节机体糖脂代谢
  • 批准号:
    81670749
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
KLF11影响机体代谢的分子机理研究
  • 批准号:
    81471049
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    95.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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