德克萨斯大学的科学家们通过诱变得到了一种被称为“超模”的小鼠模型,这种极为纤瘦的小鼠为他们揭示了代谢调控中的一个关键基因。这项研究发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上,为多种疾病研究(从糖尿病到肥胖症)提供了重要的线索。
超模小鼠的表型(由基因所决定的身体特征)非常特别,它们因为体内的脂肪异常而格外消瘦,文章的第一作者,德克萨斯大学西南医学中心的,助理教授陈哲Dr. Zhe Chen说。Dr. Zhe Chen本科毕业于清华大学,之后到德克萨斯大学继续深造。
“这种小鼠模型非常重要,它为我们揭示了正常代谢的一个重要调控蛋白,在此之前人们完全不知道该蛋白的存在,”文章的通讯作者,德克萨斯大学西南医学中心的Dr. Bruce Beutler教授说。“这项工作为糖尿病和肥胖症研究带来了新的启示,有助于人们进一步理解消耗性的慢性病以及肌细胞的功能。”
Dr. Bruce A. Beutler因为与免疫系统激活有关的发现,获得了2011年的诺贝尔生理/医学奖。
此前,Dr. Beutler开展了一个大规模的小鼠随机生殖细胞系诱变项目。研究人员在此基础上发现了一种特殊的突变小鼠。这些小鼠非常瘦而且患有肌病,它们虽然活力低但能量消耗很大,糖耐量也受到了损害。
研究显示,上述被称为“超模”的表型是严格隐性遗传的。引起这种表型的是Samd4中的错义突变。此前人们只知道,Samd4基因编码一个RNA结合蛋白,但并不清楚这种蛋白在哺乳动物中有何功能。
研究人员介绍道,人们已经鉴定了许多可遗传的肥胖表型,但对可遗传的瘦表型并不太了解。然而,这些表型能够揭示能量平衡调控中的关键检验点。
研究人员指出,尽管Samd4突变小鼠的活力很差,但它们依然消耗了大量的能量和氧,产生了高水平的CO2。这些小鼠体内的许多脂肪都显得很异常,类似于冬眠动物体内的“棕色脂肪”(brown fat)。
进一步的研究显示,小鼠的“超模”表型与mTORC1通路有关,这是一个与细胞互作有关的特殊信号通路。mTORC1是一种主要调控复合物,控制着能量平衡的多个方面,包括代谢、发育、自噬等过程。
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