Sirt6在脂肪动员和肥胖中的作用机制研究

Obesity is an independent risk factor for the development of many chronic diseases. The abnormal of fat mobilization of adipose tissue is one of the important factors of obesity. Our previous study has shown that fat specific-deletion of Sirt6 promotes diet-induced obesity and insulin resistance through inhibiting the fat mobilization. However, the mechanism of Sirt6 in fat mobilization remains unknown. As shown in the preliminary data from our proposed project, the expression of ATGL Sirt6 and G0S2 are regulated by nutritional level in adipose tissue. Sirt6 deficiency inhibits the ATGL enzyme activity. Sirt6 deficiency activates G0S2 promoter activity, and this effect is abolished with Sirt6 catalytic mutation. Based on these preliminary data, we'll further study some aspects in the future, including the role of Sirt6 in ATGL enzymatic activity, in ATGL enzymatic activity by affecting G0S2 gene expression, and in G0S2 expression by decreasing the H3K9 and H3K56 acetylation in G0S2 promoter region. Our results reveal an essential role of Sirt6 in obesity and related metabolic disorders.

肥胖是多种慢性疾病发生发展的独立危险因素。脂肪组织动员异常是导致肥胖的重要原因之一。我们已有研究发现，脂肪组织特异性敲除Sirt6抑制脂肪动员加剧饮食诱导的肥胖及胰岛素抵抗。而Sirt6在脂肪动员中的作用机制尚不明确。前期研究发现，脂肪组织中Sirt6、G0S2与ATGL的表达受营养水平变化的影响。Sirt6缺失时，ATGL水解作用减弱，G0S2的表达和启动子活性增加，而Sirt6去乙酰化酶催化位点突变时对G0S2启动子的调控作用被取消。因此，本项目利用动物实验及细胞实验，从以下三个方面进行探讨：1）Sirt6调控ATGL水解作用；2）Sirt6通过调控G0S2的表达而影响ATGL水解作用；3）Sirt6通过去乙酰化作用调控G0S2启动子组蛋白H3K9与H3K56的乙酰化水平而影响G0S2的表达。因此，通过深入探讨Sirt6引起肥胖的分子机制，可以为今后防治肥胖及相关疾病奠定理论基础。

肥胖是多种慢性疾病发生发展的独立危险因素。脂肪组织动员异常是导致肥胖的重要原因之一。Sirt6是一种NAD+依赖性的组蛋白去乙酰化酶，调控机体的多种生理、病理过程。本项目主要研究了Sirt6通过抑制G0S2的表达促进脂肪分解关键酶ATGL的水解活性，促进脂肪动员，从而抑制饮食诱导的机体肥胖与胰岛素抵抗。研究发现1）SIRT6、ATGL、G0S2受能量变化的调控。在能量过剩的ob/ob小鼠或高脂饮食诱导的肥胖小鼠脂肪组织中，Sirt6、ATGL、G0S2的表达均明显降低；在饥饿-再饮食小鼠脂肪组织中Sirt6、ATGL的表达均先升后降，而G0S2的表达先降后升，呈相反趋势。2）Sirt6调节ATGL的水解作用。在脂肪细胞中，Sirt6过表达，培养基中的甘油含量明显升高，而Sirt6表达降低培养基中的甘油含量明显降低；免疫荧光结果显示，Sirt6过表达时细胞中脂滴表面的ATGL含量明显增多，Sirt6表达降低时，细胞中脂滴表面的ATGL含量明显降低。3）C/EBPb是G0S2的直接转录因子。对G0S2上游启动子2500bp进行转录因子预测发现，C/EBPb是G0S2潜在的转录因子；luciferase与CHIP结果显示，C/EBPb是G0S2的直接转录因子。4）Sirt6调控C/EBPb的表达。结果显示Sirt6过表达，C/EBPb的表达升高；Sirt6-H133y处理时，C/EBPb的表达降低，受Sirt6去乙酰化酶作用；Co-IP结果显示，Sirt6与C/EBPb直接结合。5）Sirt6通过影响G0S2的表达调节ATGL的水解活性。mRNA水平与蛋白水平检测显示，Sirt6过表达G0S2表达降低，Sirt6缺失，G0S2表达升高。Sirt6缺失时给予G0S2小干扰，发现Sirt6缺水引起的甘油释放减少的效应被阻断。6）Sirt6调节H3K9的乙酰化水平，Sirt6过表达H3K9乙酰化水平明显降低，而给予乙酰化位点突变Sirt6-H133y处理后，H3K9乙酰化水平明显升高。7）脂肪组织中特异性敲除Sirt6小鼠，给予G0S2慢病毒干扰时相对于对照病毒处理组，小鼠体重增加缓慢，脂肪组织细胞体积变小，饮食诱导的胰岛素抵抗得到了明显的改善。我们的研究揭示Sirt6有望成为治疗肥胖与胰岛素抵抗等代谢性疾病的新靶标。

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