GIST与顺天乡大学研究团队首次揭示脂肪细胞代谢调控机制
（自左起）GIST医生命工学科 Jo Jun 教授、顺天乡大学顺天乡医生命研究院 Lee Mihye 教授、GIST学生 Yoon Daehwa、顺天乡大学学生 Kim Boseon、GIST学生 Jeong Dahui。
View original image韩国国内研究团队揭示出，在脂肪细胞分化过程中，基因翻译与细胞代谢之间存在紧密的相互作用，相互影响，这是此前尚未被发现的新事实。
光州科学技术院（GIST）24日表示，由生命科学与技术学部的 Jo Jun 教授与顺天乡大学顺天乡医生命研究院的 Lee Mihye 教授组成的共同研究团队，通过整合转录组（transcriptome）、翻译组（translatome）和蛋白质组（proteome）的多组学（Multiomics）分析，首次阐明了此前尚不为人知的两种基因翻译与代谢之间相互调节的机制。
脂肪细胞分为储存能量的白色脂肪细胞，以及消耗能量并产生热量的棕色·米色脂肪细胞。尤其是米色脂肪细胞源自白色脂肪细胞，在受到运动或寒冷刺激时，会获得与棕色脂肪细胞相似的特性，因此一直被视为代谢性疾病治疗中极具前景的靶点而备受关注。
但迄今为止，大多数研究主要集中在基因被转录为RNA的早期阶段，对实际生成蛋白质的翻译（translation）阶段或对蛋白质本身（proteome）的全面分析仍然不足。
为此，研究团队引入了在相同条件下获得的转录组、翻译组和蛋白质组数据进行综合分析的“多组学分析（Multiomics）”技术，系统追踪了在脂肪细胞分化过程中，基因翻译与细胞代谢是如何有机地受到调控的。
研究团队首先分析了在细胞内负责能量生产的关键细胞器——线粒体中发生的蛋白质翻译调控过程。分析结果显示，在脂肪细胞分化过程中，构成复合体I、III、IV、V的基因翻译受到抑制，但复合体II则不受这种抑制，反而其相对比例出现上升的现象。
这一结果表明，产生热量的米色脂肪细胞会根据自身的代谢特性调整线粒体复合体的构成，而且这种调节是在蛋白质合成阶段以高度精细的方式实现的。
研究团队发现，在脂肪细胞分化期间，由于代谢调控导致谷氨酸（glutamic acid）含量下降，富含该氨基酸的蛋白质的翻译受到抑制。研究团队确认，随着在脂肪细胞分化过程中消耗谷氨酸以生成谷氨酰胺的基因表达量增加，谷氨酸浓度降低，从而使带有谷氨酸密码子的信使RNA（mRNA）上的核糖体发生停滞，导致蛋白质生成受到抑制。
这种核糖体停滞现象会抑制含有大量谷氨酸密码子的基因的翻译，尤其会减少参与细胞骨架构成的蛋白质的生成量，结果表现为促进脂肪细胞分化的作用。
GIST Jo Jun 教授表示：“这是首次在分子层面通过实验验证脂肪细胞分化过程中产生的代谢物质可以直接参与基因翻译调控的可能性”，并解释称：“这表明，在脂肪细胞及组织生成这一复杂生命现象中，代谢与基因翻译调控并非彼此独立分离，而是以主动的方式相互作用。”
顺天乡大学 Lee Mihye 教授表示：“本研究证明，与脂肪细胞代谢相关的基因调控不仅在转录阶段，而且在翻译阶段也以精细方式进行，是一项具有重要意义的成果”，“在阐明脂肪细胞分化过程中多层级调控结构的重要性方面，具有重大意义。”
另一方面，该研究结果已于本月9日在线发表在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。
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