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核激素受体(Nuclear hormone receptors,NHRs)是一类配体依赖性的转录因子,它们能够被小分子配体激活而调节目的基因的转录。其中很多NHRs都参与代谢相关基因的调控,动脉粥样硬化,糖尿病,肥胖等代谢病的发生与这些NHRs功能的紊乱有一定的关联。孤儿核受体(orphan nuclear receptor)是一类没有天然配体的NHRs,雌激素相关受体α(Estrogen related receptor α,ERRα)是被发现的第一种孤儿核受体,至今仍未找到其天然配体。ERRα与雌激素受体(Estrogen receptor,ER)在结构上有很高的同源性,因而它能够参与ER信号通路,行使部分ER所发挥的功能,如骨质形成,乳腺癌生成等。除此之外,ERRα与能量代谢的也有着密切的联系。有很多报道显示,在骨骼肌和心肌细胞中,ERRα可以调控糖代谢,脂肪酸氧化和线粒体氧化磷酸化相关基因的表达,其中包括丙酮酸脱氢酶激酶(pyruvate dehydmgenase kinase,PDK.),中链乙酰辅酶A脱氢酶(medium-chain acyl coenzyme A dehydrogenase,MCAD),过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子(peroxisome proliferator-activated receptory coactivator-1,PGC1)等。而ERRα在储存能量的组织,脂肪细胞中的研究不是很多。Vincent等的研究表明,ERRα基因敲除小鼠可以抵抗高脂饲料诱导的肥胖,但其分子机制并未阐明。
本实验利用ERRα人工合成的反向激活剂XCT-790,处理分化后的小鼠3T3-L1脂肪细胞,检测抑制ERRα活性对脂肪细胞糖脂代谢的影响并进一步研究其作用的分子机制。实验结果表明,XCT-790在基因水平和蛋白水平上抑制了脂肪细胞中ERRα的表达,并且抑制其靶基因PGC1β的表达,从而导致细胞内线粒体生成的减少。而PGC1β表达的减少能降低PPARγ的活性,导致脂肪细胞内脂肪酸合成以及甘油三酯的积累减少。另外,XCT-790也抑制了另一个靶基因PDK2的表达,从而促进丙酮酸转化成乙酰辅酶A进入三羧酸循环,增加线粒体的氧化磷酸化,使细胞内ATP的总量在线粒体生成减少的情况下维持稳态。而由于葡萄糖氧化的增强,糖酵解和葡萄糖吸收也随之增加用于向三羧酸循环提供原料。
抑制脂肪细胞内ERRα的活性减少了脂质生成,增加了葡萄糖吸收与利用,表明ERRα在脂肪细胞内脂代谢和糖代谢中的重要功能,这为肥胖与2型糖尿病靶标的研究提供了新的思路。