本研究揭示了一种miRNA(miR-380-3p)对肝脏肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ(CPT1A)的调控作用及其在脂肪酸代谢中的重要性。实验表明,miR-380-3p能够显著影响CPT1A在mRNA和蛋白水平的表达,进而参与调节脂肪酸代谢。这一发现不仅对理解冬季蒙古羊适应寒冷环境的分子机制具有重要意义,也为人类肥胖症治疗提供了新的分子靶点。
背景技术
苏尼特蒙古羊属于偶蹄目洞角科,是内蒙古优良的地方肉羊品种之一。生活在早晚温差大的锡林郭勒草原,最低气温达-38℃以下,但其生长发育正常,繁殖性能稳定,羔羊存活率高,这表明蒙古羊有其独有的寒冷适应机制。动物机体产生热量的主要途径包括基础代谢、躯体活动、寒冷引起的颤抖性和非颤抖性产热以及食物的热效应等。其中,基础产热被证实主要通过增强肝脏等内脏器官和肌肉的产热能力来实现。肝脏作为脂类代谢的主要器官,在产热中起关键作用。
肉碱棕榈酰转移酶I(CPT1A)是一种位于线粒体外膜上的酶,是动物脂肪酸氧化的关键酶,负责将脂肪代谢产物棕榈酸转运进入线粒体,完成β氧化产能,其活性决定了后续产能过程是否旺盛。有研究证明,在高脂饮食或饥饿条件下,脂肪酸β氧化成为主要的能量供应方式,此时,CPT1A活性增强。CPT1A通过调节脂肪酸进入线粒体的速度,间接影响TCA循环的底物供应和能量产生。CPT1A还可以影响一些代谢关键酶的琥珀酰化水平,如丙酮酸激酶和谷氨酰胺合成酶等,这些酶在糖酵解和氨基酸代谢中起重要作用,因此CPT1A能通过与糖酵解、三羧酸循环以及琥珀酰化修饰等途径协同调节来影响细胞的能量代谢。这些协同作用有助于维持羊体的能量稳态和适应不同的环境条件。
microRNA(miRNA)是一种长度为22-25nt的内源性小RNA分子,通过剪切或抑制靶标蛋白质的翻译,负调控靶标基因,实现基因沉默的作用。研究通过miRNA对调控CPT1A表达活性的作用,有助于更好根据羊体能量需求调整其活性,从而在能量代谢中发挥重要作用,为蒙古羊在抵御外界寒冷环境下产热过程中提供新的手段和思路。脂肪酸氧化(FAO)是肝脏能量代谢的重要过程,其正常进行对维持肝脏功能和体内能量平衡至关重要。CPT1A作为肉毒碱依赖性线粒体内膜转运中的关键酶,控制着脂肪酸进入线粒体进行氧化的过程。因此,对CPT1A的调控直接关系到肝脏脂肪酸氧化的效率。现有的对CPT1A的调控研究较多,比如转录因子、互作蛋白等,但其都是生物大分子,应用前景受限。由于miRNA序列比较短,体外合成比较方便,有很好的药用前景。有研究发现miR-122是肝脏中高度特异表达的miRNA,约占肝脏miRNA总量的70%。它参与调控胆固醇和脂肪酸的代谢。通过抑制miR-122的表达,能有效降低血浆中胆固醇和甘油三酯水平,并减少肝脏脂肪积累,这为治疗非酒精性脂肪肝(NAFLD)和动脉粥样硬化等脂肪代谢疾病提供了新的潜在治疗策略。此外miR-130被发现在肥胖小鼠的脂肪组织中表达减少,过表达miR-130可以通过抑制其靶基因(如PPARγ)的表达来减少脂肪细胞的分化和脂肪积累。使用miRNA模拟物或抗miRNA寡核苷酸来调节脂类代谢,并通过纳米载体、病毒载体等递送到目标细胞或组织,是一种具有潜力的基因治疗方法。针对特定组织或器官的局部治疗,如肝脏、肌肉等,可采用局部注射miRNA模拟物或抗miRNA寡核苷酸实现高效治疗。对于需全身性治疗的疾病,如肥胖症、高脂血症等,可选择全身给药,通过静脉注射或口服等方式递送治疗剂至全身组织器官,这些例子展示了miRNA在脂肪代谢疾病治疗中的潜在应用。然而,CPT1A受多种因素的调节,且相关因子功能广泛、数量繁多、其功能尚未明确,并且现有技术并没有具体的miRNA与其作用关系报道。因此,本发明旨在寻找一种新型的、有效地调控CPT1A的小分子RNA,以提高肝脏脂肪酸氧化的效率,为绵羊品种选育和人类肥胖症、脂肪肝等代谢性疾病治疗提供新思路。
实现思路