RNA结合蛋白YBX3通过促进PPARγ-SLC3A2介导的支链氨基酸代谢,为棕色脂肪生成和产热提供燃料

RNA-binding protein YBX3 promotes PPARγ-SLC3A2 mediated BCAA metabolism fueling brown adipogenesis and thermogenesis.

作者信息Lin-Yun Chen, Li-Wen Wang, Jie Wen, Jing-Dong Cao, Rui Zhou, Jin-Lin Yang, Ye Xiao, Tian Su, Yan Huang, Qi Guo, Hai-Yan Zhou, Xiang-Hang Luo, Xu Feng
PMID39481849
期刊Mol Metab
发布时间2024-12
DOI10.1016/j.molmet.2024.102053

实验完整度

包含体外细胞功能实验、AAV介导的体内敲低/过表达、转录组分析、代谢表型检测及机制验证等多个独立证据层级。

主要模型

C3H10T1/2前脂肪细胞分化棕色脂肪细胞 C57BL/6J小鼠BAT特异性Ybx3敲低模型 C57BL/6J小鼠BAT特异性Ybx3过表达模型

重点核对

BAT特异性Ybx3敲低/过表达通过Fabp4启动子驱动的AAV原位注射实现 冷暴露条件:小鼠单笼、无垫料、6°C或4°C CL-316,243处理:腹腔注射1 mg/kg,30°C持续7天或急性注射 高脂饮食:60% kcal HFD(Research Diets D12492)喂养4周 mRNA稳定性实验:放线菌素D处理浓度10 mg/ml

摘要

目的:激活棕色脂肪组织(BAT)产热是对抗肥胖和代谢紊乱的一种有前景的方法。由RNA结合蛋白(RBPs)介导的BAT产热的转录后调控仍未被完全理解。本研究探讨新型RBPs在BAT分化和产热中的生理作用。方法:我们使用多个公共数据集筛选出负责BAT分化和产热的新型RBPs。在C3H10T1/2前脂肪细胞和成熟棕色脂肪细胞中进行了体外功能缺失和功能获得实验,以确定Y-box结合蛋白3(YBX3)在棕色脂肪细胞分化和产热中的作用。应用腺相关病毒(AAV)介导的BAT特异性敲低或过表达Ybx3来研究YBX3在体内的功能。结果:YBX3是一种棕色脂肪细胞富集的RBP,由冷刺激和β-肾上腺素能信号诱导。体外功能缺失和功能获得实验均证明YBX3对棕色脂肪细胞分化和产热至关重要。BAT特异性敲低Ybx3会损害小鼠的产热并加剧饮食诱导的肥胖,而过表达Ybx3则促进产热并预防饮食诱导的代谢功能障碍。转录组分析和线粒体应激测试表明,Ybx3缺乏损害线粒体氧化磷酸化,导致产热失败。机制上,YBX3稳定Slc3a2和Pparg的mRNA,促进支链氨基酸(BCAA)的流入和分解代谢,为棕色脂肪细胞分化和产热提供燃料。结论:YBX3通过促进BAT利用BCAA来增强产热和能量消耗,从而预防肥胖和代谢功能障碍。因此,YBX3可能成为肥胖的有前景的治疗靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
RNA结合蛋白YBX3在棕色脂肪细胞分化和产热中的生理作用及其机制是什么?
核心机制
YBX3通过稳定Slc3a2和Pparg的mRNA,增强BCAA转运体SLC3A2的表达和PPARγ介导的BCAA分解代谢,促进BCAA流入和氧化,为棕色脂肪细胞分化和产热提供燃料。
主要证据
体外敲低/过表达YBX3影响棕色脂肪细胞分化标志物和线粒体呼吸;AAV介导的BAT特异性敲低/过表达Ybx3小鼠模型显示产热和代谢表型差异;RNA-seq和mRNA稳定性实验证实YBX3对Slc3a2和Pparg mRNA的稳定作用。
研究意义
YBX3通过促进BAT利用BCAA增强产热和能量消耗,可能成为治疗肥胖的潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

筛选BAT富集的RBPs

鉴定参与棕色脂肪分化和产热的新型RNA结合蛋白

整合多个公共GEO数据集(GSE181123、GSE222424、GSE29897)分析RBPs表达变化,结合BioGPS组织表达谱,筛选出BAT富集的YBX3。

2

体外功能验证

验证YBX3对棕色脂肪细胞分化和产热的影响

在C3H10T1/2前脂肪细胞中敲低或过表达Ybx3,诱导棕色脂肪分化,检测分化标志物、产热基因、线粒体功能。

3

体内敲低/过表达模型

评估YBX3在体内对BAT产热和代谢的影响

通过原位注射AAV-shYbx3或AAV-Ybx3实现BAT特异性敲低或过表达Ybx3,进行冷暴露、CL-316,243处理、高脂饮食诱导的肥胖模型,检测体温、能量消耗、葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。

4

机制探究

阐明YBX3调控棕色脂肪产热的分子机制

RNA-seq和GSEA分析、mRNA稳定性实验、BCAA代谢相关基因表达检测、回补实验确定YBX3通过稳定Slc3a2和Pparg mRNA促进BCAA代谢。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
C57BL/6J小鼠北京维通利华实验动物技术有限公司--
CL-316,243MedChem Express138908-40-4
高脂饮食Research DietsD12492
AAV-shYbx3汉恒生物科技有限公司--
AAV-Ybx3汉恒生物科技有限公司--
AAV-shNC汉恒生物科技有限公司--
AAV-GFP汉恒生物科技有限公司--
Promethion代谢笼系统Sable Systems International--
BCAA检测试剂盒Abcamab83374
甘油三酯检测试剂盒ElabscienceE-BC-K261-M
总胆固醇检测试剂盒ElabscienceE-BC-K109-S
高密度脂蛋白检测试剂盒ElabscienceE-BC-K221-M
低密度脂蛋白检测试剂盒ElabscienceE-BC-K205-M
游离脂肪酸检测试剂盒ElabscienceE-BC-K792-M
Ultimate 3000高效液相色谱----
API 3200 Q-TRAP质谱仪----
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
IBMXSigmaI5879
地塞米松SigmaD4902
胰岛素Sigma91077C
三碘甲状腺原氨酸MedChem ExpressHY-A0070A
罗格列酮MedChem ExpressHY-17386
毛喉素MedChem ExpressHY-15371
Hieff Trans脂质体转染试剂Yeasen--
聚凝胺----
嘌呤霉素MedChem ExpressHY-K1057
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
siYbx3Ribobio--
siSlc3a2Ribobio--
siPpargRibobio--
Seahorse XFe96细胞代谢分析仪Agilent--
寡霉素AGlpbio--
FCCPSigma--
鱼藤酮Sigma--
BCA蛋白定量试剂盒Elabscience--
增强型ATP检测试剂盒BeyotimeS0026
AG RNAex Pro试剂 Accurate Biotechnology (Hunan) Co., Ltd--
YBX3抗体Proteintech27785-1-AP
YBX3抗体Invitrogen40-2800
UCP1抗体Abcamab10983
PGC-1α抗体SCBTsc-517380
PRDM16抗体Abcamab106410
PPARγ抗体SCBTsc-7273
FABP4抗体CST2120
SLC3A2抗体Proteintech15193-1-AP
SLC7A5抗体Proteintech28670-1-AP
p-CREB抗体CST9198
CREB抗体Proteintech12208-1-AP
p-PKA底物抗体CST9621
ATGL抗体CST2138
p-HSL抗体CST4126
HSL抗体CST4107
p-P38抗体CST4511
P38抗体CST8690
p-ERK抗体CST4370
ERK抗体CST4695
Tubulin抗体Proteintech11224-1-AP

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、性别、年龄、饲养条件
阅读提示:Methods 2.1 Animals
BAT特异性敲低/过表达
AAV血清型、启动子、注射剂量和方式
阅读提示:Methods 2.2 Intra-BAT injection of adeno-associated virus
冷暴露实验
温度、持续时间、是否单笼、有无垫料
阅读提示:Methods 2.1 Animals
CL-316,243处理
剂量、给药方式、环境温度、持续时间
阅读提示:Methods 2.1 Animals
高脂饮食诱导肥胖
饮食成分(60% kcal)、喂养时间
阅读提示:Methods 2.1 Animals
体外棕色脂肪分化
细胞系、分化诱导因子及浓度、处理时间
阅读提示:Methods 2.8 Cell culture, adipogenic differentiation, and treatment
线粒体压力测试
细胞密度、测试培养基成分、药物注射浓度
阅读提示:Methods 2.11 Mitochondrial stress test and intracellular ATP measurement
mRNA稳定性实验
放线菌素D浓度、处理时间点
阅读提示:Methods 2.14 mRNA stability assay