基因與基因體學 科學報導 表觀遺傳學

減肥的契機—表觀遺傳與脂肪生成的故事

眾所周知,肥胖是一個常見的社會問題,不單單使我們無法穿上喜歡的衣服,也導致許多文明疾病,例如:心肌梗塞、糖尿病、高血壓以及癌症等。在這個中秋節後,許多人都擔心著好吃的月餅會不會導致脂肪的生成。許多科學希望透過研究了解導致肥胖的原因,並期待尋求解答。然而目前的研究並無法完全解釋導致肥胖的原因,醫生以及科學家都只能建議透過飲食調控以及運動來達到減肥的效果。

脂肪生成( Adipogenesis )是一個非常重要的關鍵問題,脂肪細胞需要透過不同層次的調控從脂肪幹細胞( Adipose-derived stem cell )分化成脂肪細胞( Adipocytes )。先前的研究,科學家發現許多基因能夠調控脂肪幹細胞的分化,但是這些基因的啟動仍未被完全釐清。在現實生活中,不健康的飲食如何啟動脂肪細胞分化的基因並導致肥胖仍是非常熱門的研究課題。近幾年表觀遺傳學(epigenetics)的興起讓科學家有新的方向去研究脂肪生成的基因調控,許多團隊也發現部分短鏈非編碼核糖核酸(microRNA,簡稱miRNA) 確實調控著脂肪生成的基因表達,使我們的身體可以更好的控制能量的平衡,如:miR-25,miR-29b,miR-93,miR-148a 等。

2017年,北京李巍然團隊發現除了 miRNA 以外,長鏈非編碼核糖核酸(long-non coding RNA,簡稱 lncRNA)也參與在脂肪的調控當中。他們發現一個 lncRNA(MIR31HG)會透過修飾組蛋白來調控脂肪生成。MIR31HG 轉錄自人類第九個染色體上 miR-31 host gene 的位置,並且在不同的癌症細胞及成骨細胞上被發現會調控其分化與分裂。她們發現 MIR31HG 的表達會導致脂肪生成相關基因 PPARγ,C/EBPα 以及 FABP4 的表達量上升,這些基因都是導致脂肪生成非常有關的重要基因,而抑制 MIR31HG 也會降低這些基因的表達。因此,她們認為 MIRH31G 與這些基因之間有非常大的關聯。

進一步她們發現 MIR31HG 會透過組蛋白(Histone) AcH3 以及 H3K4me3 的修飾,進一步導致脂肪生成基因的表達。令人雀躍的是這個研究不單單是在細胞實驗上得到驗證,也已經在動物實驗上得到相似的結果,或許在不久的將來這樣的發現能夠發展成治療肥胖的藥物。唯一該團隊依然擔憂的問題是 MIR31HG 的改變導致 PPARγ,C/EBPα 的基因變化並不一致,因此她們認為依然還有其他潛在的調控途徑未被完全釐清。

這個發現讓我們了解表觀遺傳在脂肪生成扮演一個重要的角色,未來有機會透過調控MIR31HG 的表達來調控脂肪的生成並治療肥胖疾病。然而在科學家更了解脂肪生成機制並且發展成減肥藥之前,飲食控制,健康的生活作息以及運動依然是控制體重,抑制肥胖的不二法門。

 

圖片來源:doi:10.1038/s41598-017-08131-6 圖片說明: 這個圖總結本篇研究的精華,lncRNA MIR31HG透過H3K4me3以及AcH3蛋白將脂肪生成基因上的組蛋白甲基化以及乙酰化進而促進FABP4的表達進而導致脂肪幹細胞分化成脂肪細胞。

 

參考文獻:

  1. Huang, Y., Jin, C., Zheng, Y., Li, X., Zhang, S., Zhang, Y., . . . Li, W. (2017). Knockdown of lncRNA MIR31HG inhibits adipocyte differentiation of human adipose-derived stem cells via histone modification of FABP4. Scientific Reports, 7(1), 8080. doi:10.1038/s41598-017-08131-6
  2. Wise, J. (2014). Obesity rates rise substantially worldwide. BMJ : British Medical Journal, 348. doi:10.1136/bmj.g3582

撰文|林偉強

審稿|藍冠鈞

 

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林偉強

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我是小強 Steve Lim
台灣大學分子醫學研究所 碩一學生
喜歡交流和分享科學的“中二”學生
喜歡寫文章 學習新的事務

2 Comments

  • 倒數第二段有些小錯誤,AcH3/H3K4me3是his tone modification不是蛋白。「進一步她們發現 MIR31HG 會透過啟動 AcH3 (負責乙酰化的蛋白)以及 H3K4me3 (負責甲基化的蛋白) 使這些基因的組蛋白甲基化以及乙醯化,進一步導致脂肪生成基因的表達。」

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