加速燃脂的希望！新研究破解“燃烧卡路里”的开关

▎药明康德内容团队编辑

人体的脂肪组织大体可分两种：一种“坏”脂肪，一种“好”脂肪。

白色脂肪组织 储存能量，积累过多会导致肥胖和其他健康问题，因此常被看作坏脂肪，是减肥减脂人群欲除之而后快的对象。相反，棕色脂肪组织是“燃脂小能手”，分解血液中的葡萄糖和脂肪，在低温环境下为维持正常体温，燃烧卡路里产生热量。很多研究指出，设法激活棕色脂肪，将为治疗肥胖、控制糖尿病提供一条“康庄大道”。

图片来源：123RF

问题来了，怎么才能激活棕色脂肪呢？过往几十年的研究指出，其中的关键在于一种叫做解偶联蛋白1（UCP1）的蛋白质分子。

棕色脂肪特异性地大量表达UCP1，这种通道蛋白定位于线粒体，是脂肪燃烧卡路里必不可缺的“开关”。在哺乳动物中，被游离脂肪酸激活后，UCP1允许质子泄露并穿过线粒体内膜，与ATP合成解偶联，使得能量以热量的形式消散。

尽管研究人员早就盯上了UCP1，但由于始终不清楚UCP1的组成细节，想要开发人工激活UCP1的方法受到了极大阻碍。

现在，科学家们终于克服了这一阻碍！美国宾夕法尼亚大学医学院、英国剑桥大学等多个研究机构的科研人员通力合作，利用冷冻电子显微镜（cryo-EM）技术，首次以原子分辨率揭示了UCP1的关键分子细节。

在发表于《科学-进展》（Science Advances）的论文中，研究作者展示了UCP1与嘌呤核苷酸结合并处于抑制状态时的电镜结构。研究结果显示，嘌呤核苷酸通过广泛的相互作用网络交联UCP1的跨膜螺旋，为理解调节机制的特异性和pH依赖性提供了结构基础。这一结构将帮助科学家理解和设计活化分子，使其结合并打开UCP1，从而开启脂肪的燃烧。

▲结合鸟苷三磷酸（GTP，绿色显示）的UCP1结构（图片来源：参考资料[1]）

“尽管进行了40多年的研究，但直到现在，我们才知道UCP1是什么样子的，以了解它是如何工作的，”论文共同通讯作者、剑桥大学的Edmund Kunji教授说，“我们的论文首次揭示了UCP1的原子细节结构，以及它在棕色脂肪细胞中的活性如何受到关键调控分子的抑制。”

研究人员认为，基于这项工作做出的突破性发现，未来科学家将能够利用这种蛋白质在棕色脂肪细胞中的活性，加速开发对抗肥胖和代谢疾病的新疗法。

参考资料：

[1] Scott Jones et al, Structural basis of purine nucleotide inhibition of human uncoupling protein 1, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh4251

[2] The breakthrough that could lead to new obesity treatments. Retrieved June 1, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/990972

[3] New Penn Medicine study uncovers key details of fat cells, advancing potential treatments for obesity, diabetes. Retrieved June 1, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/990899

本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。

免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。