肥胖症與糖尿病、心血管疾病、中風和癌症等疾病息息相關,其中,飲食誘導的肥胖(Diet-Induced Obesity, DIO)更是全球關注的健康、社會和經濟問題。本院基因體研究中心阮麗蓉研究員的團隊最新發現,肥胖症和人體內的一種基因Naa10p[1]表達過量有關,未來藉由抑制成人脂肪組織中的Naa10p的酶活性,將可以抑制飲食誘導性的肥胖。相關研究成果已刊登於國際知名期刊《分子細胞》(Molecular Cell),並被《自然結構及分子生物》(Nature Structure and Molecular Biology)選為專文報導。

「Naa10p是人體發育時的重要蛋白,但是過量的Naa10p會導致肥胖,甚至癌變。」阮麗蓉研究員說。過往研究已知,Naa10p突變會導致發育遲緩,嚴重如罕見疾病奧格登症候(Ogden syndrome)病人一歲半前即死亡,而這類病人的特徵是皮下脂肪很少。阮麗蓉研究員團隊因此希望更瞭解Naa10p是否與脂肪生成和代謝相關。

此外,目前也已知體內主導耗能產熱的米色脂肪細胞(beige fat)[2]在減肥過程中扮演關鍵角色。因為米色脂肪能增強能量消耗,一旦發生缺陷,會導致儲存脂肪的白色脂肪組織擴張,進而引發DIO。實驗證實,缺乏米色脂肪的小鼠會產生肥胖症以及全身性代謝功能障礙。因此,目前治療肥胖最具吸引力的療法之一,即為在白色脂肪組織中促進米色脂肪細胞增生。

為了進一步找出Naa10p與脂肪代謝的運作機制,阮麗蓉團隊利用全身和脂肪專一性剔除Naa10p的小鼠驗證Naa10p是否影響米色脂肪細胞分化,以及抑制能量消耗與產熱。結果發現,剔除Naa10p基因的小鼠不僅明顯瘦小,也大大促進了米色脂肪細胞的生成及產熱效應,達成預防高脂肪飲食引起的肥胖。

除了小鼠實驗,阮麗蓉研究員也和臺大醫院內科部莊立民醫師及張以承醫師合作,檢驗人類脂肪組織,瞭解Naa10p與人類肥胖的相關性。研究團隊發現,人類Naa10p的基因表現量,也與肥胖成正相關。研究團隊表示,未來若抑制成人脂肪組織中的Naa10p的酵素活性,將可以抑制飲食誘導性的肥胖。此項研究成果不僅證實了Naa10p導致肥胖的機制,也提出肥胖與癌變的關連,更為治療肥胖提供一個新策略。

阮麗蓉研究員長期致力於Naa10p相關研究,2010年即發現,人類Naa10p過量表達,可藉由與DNA甲基酶的作用,造成抑癌基因啟動子甲基化,進而抑制抑癌基因的表現,導致肺細胞癌化。2017年的研究更透過Naa10p基因全身剔除小鼠發現,Naa10p可以維持小鼠胚胎及幹細胞全基因體甲基化,並且標記印記對偶基因,維持基因體印記。

此論文主要通訊作者為本院阮麗蓉研究員,第一作者及共同通訊作者為本院博士後研究學者李振誠博士執行主要實驗。參與研究人員包括阮麗蓉實驗室成員:臺大分子醫學研究所碩士生施議鈞、研究助理康明倫及本院國際研究生學程博士候選人Ramanan Devaraj、以及臺大醫院莊立民醫師和張以承醫師。研究經費由中研院、科技部共同支持。

論文連結:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276519305647?via%3Dihub

《自然結構及分子生物》專文報導: https://www.nature.com/articles/s41594-019-0310-2

(基因體研究中心)

 

[1]Naa10p: 蛋白質N端乙醯轉化酶10 (N-a-acetyltransferase 10 protein, Naa10p),主要於細胞質負責新生蛋白質之N端乙醯化,並參與調控細胞週期、生長及凋亡等生理功能。

[2]米色脂肪細胞(beige adipocytes):分布於皮下白色脂肪組織中類似棕色脂肪的細胞,主要將脂肪與葡萄糖轉化成熱能供身體使用。目前米色脂肪細胞形成的機制,尚不清楚。