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来自研究机构

生物钟和脂肪代谢通过新发现的机制联系起来

日期:
2019年5月30日
来源:
普林斯顿大学
简介:
研究人员发现,在脂肪代谢和昼夜节律中发挥作用的夜曲素酶,在代谢过程中作用于两种已确立的分子。这一发现揭示了这种酶的日常波动是如何帮助人体调节能量的。
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据普林斯顿大学的一组研究人员报道,夜曲素酶控制着日常活动,如脂肪代谢和能量使用,它的工作方式与我们之前认为的完全不同。根据本周发表在《科学》杂志上的一项研究,新发现的机制揭示了这种酶的日常波动与其在体内的能量调节作用之间的分子联系自然通讯

领导这项研究的普林斯顿大学(Princeton)分子生物学副教授阿列克谢·科伦尼克(Alexei Korennykh)说:“认识到Nocturnin以这种方式起作用,将指导我们对睡眠、氧化应激和新陈代谢的思考,并最终可能成为找到更好的代谢性疾病治疗方法的一步。”爱博网投领导者

夜曲素是生物钟的一部分,它改变生物体的新陈代谢和行为,以适应身体在一天中不同时间的需要。例如,夜曲素水平在一天中波动,在身体第一次醒来时达到顶峰。夜曲素也是新陈代谢的关键调节器;与正常小鼠相比,缺乏这种酶的小鼠产生的胰岛素更少,免受脂肪肝疾病的侵害,也更不容易发胖。

然而,夜曲素在细胞内的确切功能尚不清楚。多年来,这种酶被认为通过降解核糖核酸或mrna构成的某些细胞信息来开启和关闭细胞代谢。然而,去年,三组研究人员——一个来自密歇根大学的研究小组,一个来自明尼苏达大学的研究小组,以及Korennykh的研究小组——发现Nocturnin不能降解rna。

为了找出夜曲宁是如何对人体代谢产生如此巨大影响的,Korennykh与普林斯顿大学的化学教授Joshua Rabinowitz、Lewis-Sigler综合基因组学研究所的教授以及分子生物学教授Paul Schedl合作。爱博网投领导者这项研究是由阿列克谢实验室的博士后研究员迈克尔·埃斯特雷拉和研究生杜金以及拉比诺维茨实验室的博士后研究员李晨领导的。

利用Rabinowitz首创的方法来筛选组织中代谢物的存在,研究人员发现,夜曲素在新陈代谢中发挥的作用比以前所认识到的要直接得多。这种酶不是降解mrna,而是调节特定的代谢物,帮助产生能量并保护细胞免受损害。这项研究确定,夜曲素位于细胞的能量产生结构——线粒体中,这表明这是这种酶发挥作用的地方。

研究小组发现,夜翻素从两个在新陈代谢中重要的分子中去除一个磷酸基团,即NADP+和NADPH。这些分子允许细胞调节活性氧的水平,活性氧既是造成损害的有害物质,也是控制新陈代谢和脂肪储存的信号分子。研究人员得出结论,夜曲素是已知的第一个对线粒体内NADP+和NADPH进行这种反应的酶。

从NADP+和NADPH中去除磷酸基团会产生两种不同但同样重要的分子,NAD+和NADH,它们对代谢酶的功能至关重要,代谢酶是通过分解富含能量的生物分子(如葡萄糖)产生能量的分子机器。

因此,当动物第一次醒来时,夜调素的上调可能会通过提供更多的NAD+和NADH,使身体的能量生产进入高速运转状态。Korennykh说:“我们很容易提出,夜翻素的一个生理功能可能是利用动物在醒来时升高的血糖,在寻找食物时最大化可用的NAD+和NADH,以产生能量。”

Korennykh和他的同事们还破译了人类夜转蛋白与NADPH结合的晶体结构,在原子水平上展示了夜转蛋白介导的反应是如何发生的。NADPH与夜曲蛋白的活性位点完美匹配,因此酶可以很容易地去除分子的磷酸基。

最后,研究人员确定,果蝇版本的夜曲蛋白,被称为卷曲蛋白,也不能切割RNA。相反,卷曲蛋白使用与人类夜曲蛋白相同的机制,以NADP+和NADPH为目标。100多年前,遗传学先驱托马斯·亨特·摩根(Thomas Hunt Morgan)首次描述了卷曲基因,他因证明基因在染色体上携带而获得诺贝尔奖。尽管此后果蝇研究人员一直在研究卷曲,但直到现在,它的生化机制还是一个谜。

Korennykh说:“我们的工作表明,即使在基因组学和个性化医疗的时代,基本生物学仍然有待了解。”爱博网投领导者“在Nocturnin和curl的例子中,在过去的100年里,一条调节新陈代谢中一些最重要分子的途径一直隐藏在人们的视线中。”

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故事来源:

材料所提供的普林斯顿大学注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Michael A. Estrella, Jin Du, Li Chen, Sneha Rath, Eliza Prangley, Alisha Chitrakar, Tsutomu Aoki, Paul Schedl, Joshua Rabinowitz, Alexei Korennykh。代谢产物NADP和NADPH是昼夜节律蛋白Nocturnin(卷曲)的靶标。自然通讯, 2019;10 (1) doi:10.1038 / s41467 - 019 - 10125 - z

引用此页

普林斯顿大学。“生物钟和脂肪代谢通过新发现的机制联系在一起。”《科学日报》。《科学日报》,2019年5月30日。< www.koonmotors.com/releases/2019/05/190530101152.htm >。
普林斯顿大学。(2019年5月30日)。生物钟和脂肪代谢通过新发现的机制联系起来。《科学日报》。2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2019/05/190530101152.htm
普林斯顿大学。“生物钟和脂肪代谢通过新发现的机制联系在一起。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2019/05/190530101152.htm(2023年6月18日访问)。

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