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【行业动态】南京张辰宇教授组再发miRNA重要成果

发布日期:2016年05月25日   浏览次数602

        张辰宇博士,现任南京大学生命科学学院教授,院长,获评长江学者特聘教授,担任国家“973”、“863”项目首席科学家,获得国家自然科学基金委杰出青年基金、2009年“新世纪百千万人才工程”国家级人选等多项大奖。张教授主要研究microRNA,线粒体功能和人体及细胞能量代谢,是国内miRNA研究领域的领军人物。仅在2015年6月至2016年6月一年时间内,张教授的课题组参与和发表的miRNA相关sci文献已超过20篇,累计影响因子超过110分。其课题组首先发现植物miRNA可以摄入动物体内并发挥抑制作用1,以及食物miRNAs跨胎盘影响胎儿基因表达2,这些成果均在世界上引起巨大反响。

        在今年5月31日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上,张辰宇课题组发表了一项新的研究成果。他们发现在小鼠中通过抑制PRDM16,24小时禁食诱导了miRNA-149-3p介导的皮下向内脏脂肪转换3。此外,在寒冷刺激过程中通过miR-149-3p 介导调控PRDM16,皮下组织还能够“褐变”来燃烧能量以维持能量平衡。

        脂肪组织的作用一直以来被认为是提供和维持机体能量,机体一般采用燃烧脂肪的棕色脂肪(BAT)细胞通过在寒冷的环境中产热来维持体温,而储存脂肪的白色脂肪(WAT)细胞则应对食物短缺。近期研究表明,皮下脂肪(SubQ)比内脏脂肪(VISC)具有更强的响应冷刺激产热的能力,寒冷诱导皮下脂肪中出现棕色样脂肪细胞。然而,脂肪组织的改变角色的分子机制及其调控途径目前仍不清楚。

        Prdm16蛋白被报道是脂肪细胞分化的关键蛋白。张教授课题组研究发现,饥饿24小时后,小鼠皮下脂肪细胞中的Prdm16蛋白的蛋白量下降50%以上,然而其mRNA的含量并没有显著降低。这种转录后的调控就表明可能存在miRNA的调控。通过miRNA芯片筛选,在饥饿组、寒冷刺激组和对照组中进行比对,研究者们发现了一些与饥饿刺激和寒冷刺激相关的miRNA。再经种子区序列比对,最终发现mmu-miR-149-3p特异性的靶向Prdm16基因,抑制该基因的翻译过程。过表达该miRNA可以抑制Prdm16基因的表达,促进白色脂肪细胞的皮下-内脏迁移;而利用翻译序列人工抑制miR-149-3p的作用可以提高Prdm16基因的表达量,进而促进白色脂肪细胞的棕化。动物体内实验也得到了同样的结论。

        结果表明,饥饿状态下miR-149-3p过表达,抑制了Prdm16的蛋白量,从而导致皮下白色脂肪细胞迁移至体内,维持机体代谢的能量;而在寒冷刺激下,miR-149-3p的表达量降低,Prdm16表达升高,白色脂肪细胞褐变,通过棕色脂肪燃烧释放热量,维持机体体温。这是人类首次阐明不同环境刺激下脂肪细胞迁移和改变的分子机制。寒冷和饥饿是机体常见的两种不同的生理刺激,而皮下脂肪细胞经由几乎相反的表型和功能改变维持了能量平衡。皮下组织这种特别的可塑性表明,这一脂肪组织可能在哺乳动物生理和稳态中发挥了更广泛的作用。

 

 

        此外,5月26日发表在Protein Cell上的研究中,张教授课题组证实MiR-29b通过靶向CDK6抑制了骨肉瘤细胞的增殖与迁移4。5月13日发表在Scientific Reports的研究证实Slug上调miR-221通过抑制E-cadherin表达促进了乳腺进展5。总之,这些结果表明,miRNA研究远未达到瓶颈期,仍有许多未知内容等待探索。在实验中应牢记miRNA的调控特点,善于从其他方向的研究结果中发现蛛丝马迹,尝试在课题中引入miRNA的有关内容,能够增加研究的完整性,提升亮度。

参考文献:

1.Zhang L, Hou D, Chen X, Li D, Zhu L, Zhang Y, Li J, Bian Z, Liang X, Cai X, Yin Y, Wang C, Zhang T, Zhu D, Zhang D, Xu J, Chen Q, Ba Y, Liu J, Wang Q, Chen J, Wang J, Wang M, Zhang Q, Zhang J, Zen K, Zhang CY. Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA. Cell Res. 2012 Jan;22(1):107-26

2.Li J, Zhang Y, Li D, Liu Y, Chu D, Jiang X, Hou D, Zen K, Zhang CY. Small non-coding RNAs transfer through mammalian placenta and directly regulate fetal gene expression. Protein Cell. 2015 Jun;6(6):391-6

3.Ding H, Zheng S, Garcia-Ruiz D, Hou D, Wei Z, Liao Z, Li L, Zhang Y, Han X, Zen K, Zhang CY, Li J, Jiang X. Fasting induces a subcutaneous-to-visceral fat switch mediated by microRNA-149-3p and suppression of PRDM16. Nat Commun. 2016 May 31;7:11533

4.Zhu K, Liu L, Zhang J, Wang Y, Liang H, Fan G, Jiang Z, Zhang CY, Chen X, Zhou G. MiR-29b suppresses the proliferation and migration of osteosarcoma cells by targeting CDK6. Protein Cell. 2016 Jun;7(6):434-44

5.Pan Y, Li J, Zhang Y, Wang N, Liang H, Liu Y, Zhang CY, Zen K, Gu H. Slug-upregulated miR-221 promotes breast cancer progression through suppressing E-cadherin expression. Sci Rep. 2016 May 13;6:25798

 

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