长期的机体能量失衡可诱发肥胖等代谢性疾病的发生。如今肥胖全球化,已经是威胁人类健康的重要因素之一。脂肪组织是人体内重要的能量平衡调节器官,根据功能分为白色脂肪、棕色脂肪和米色脂肪。白色脂肪用于存储能量,而棕色和米色脂肪则主要通过线粒体解耦联蛋白作用增加能量流失并释放热量。已有研究表明,一些信号通路、表观遗传调节、细胞转录因子、内因子及外源小分子可以诱导棕色和米色脂肪细胞生成或增加其活性,进而有效地降低体重并改善糖脂代谢。近年来大量研究表明,靶向棕色/米色脂肪促进能量消耗可能作为治疗代谢性疾病的新方法。本论文致力于发现调控棕色和米色脂肪功能的新机制和新化学实体,研究内容主要包括考察丝/苏氨酸激酶Drak2和小分子diphyllin分别在棕色和米色脂肪分化与产热功能中的作用。论文第一部分工作是关于促产热天然小分子diphyllin在棕色和米色脂肪中的活性研究。我们利用间充质干细胞C3H10-T1/2建立了促棕色脂肪分化的筛选体系,对南通大学李金龙课题组的天然产物进行筛选,发现diphyllin可能促进棕色脂肪细胞分化及UCP1的表达。进一步研究发现,diphyllin在细胞水平可以促进棕色和米色脂肪细胞分化与产热;动物水平,diphyllin可以促进棕色和米色脂肪组织产热,可抵抗高脂饮食诱导的肥胖并改善糖脂代谢紊乱。在机制探索方面,diphyllin可能通过抑制V-ATPase活性,减少细胞内自噬作用,从而调节棕色和米色脂肪细胞的分化和产热。论文第二部分工作是是关于丝/苏氨酸激酶Drak2调节棕色和米色脂肪分化与产热的功能研究。Drak2是死亡相关蛋白DAPK家族成员之一。早期研究表明其多与细胞凋亡相关,并在免疫和1型糖尿病方面也发挥着重要作用。Drak2除了在免疫细胞中大量表达,在脂肪组织中也有表达。首先,在细胞水平上,我们利用RNA干扰技术考察了Drak2蛋白敲低后对棕色和米色脂肪细胞分化及产热的影响。结果发现,敲低Drak2可显著促进棕色和米色脂肪产热。在动物水平,我们利用Lox P/Cre重组酶系统构建了棕色和米色脂肪特异性敲除Drak2的小鼠,并进一步考察摄食诱导肥胖模型小鼠的表型。结果发现,在棕/米色脂肪细胞特异性敲除Drak2后,小鼠抵抗寒冷刺激、增加能量消耗增加且缓解肥胖。上述研究结果提示,敲除Drak2可能增加棕色和米色脂肪的产热,进而增加小鼠机体能量消耗。其次,我们利用自主研发的小分子抑制剂MC385,在细胞及整体动物水平进一步验证了Drak2活性抑制对棕/米色脂肪分化和产热的作用。细胞水平发现,MC385可显著促进成熟棕/米色脂肪细胞中的产热,且增加细胞的氧气消耗。动物水平上,MC385可显著增加UCP1报告小鼠棕色脂肪组织和腹股沟部白色脂肪组织中的UCP1含量。长期给予MC385可以促进脂肪组织产热,增加肥胖小鼠的整体能量消耗、降低肥胖小鼠的脂肪重量和细胞大小,对饮食诱导的肥胖具有一定的治疗作用。棕/米色脂肪特异性敲除Drak2小鼠和小分子抑制剂的研究结果表明,Drak2对棕色和米色脂肪的产热和能量消耗具有负调控作用。综上所述,本论文重点论述了天然产物diphyllin和丝/苏氨酸激酶Drak2在脂肪棕色化与机体能量代谢中的作用,并对可能的作用机制进行探讨,为靶向棕色和米色脂肪治疗肥胖及相关代谢性疾病提供新的候选药物和潜在靶点蛋白。