本发明专利技术涉及生物和医药领域，公开了G蛋白偶联受体中，糖蛋白激素受体LGR4基因的新用途。建立Lgr4基因敲除的小鼠模型，通过表型观察，发现基因突变小鼠体重明显减轻，糖耐量改善，消耗增强，代谢水平提高，体内的白色脂肪减少，转化为棕色脂肪。结合人群数据研究，本发明专利技术将LGR4基因作为分子靶点或药物作用靶点，用于筛选或制备促进白色脂肪棕色化、提高代谢水平的药物。
【技术实现步骤摘要】
LGR4基因用于筛选促进白色脂肪棕色化的药物
本专利技术涉及生物技术和医药领域，具体为应用LGR4基因筛选药物，尤其是促进白色脂肪分化为棕色脂肪的药物。
技术介绍
肥胖是一种脂肪过度堆积所导致的慢性非传染性疾病。世界卫生组织的统计数据表明，其发病率在世界范围内呈逐年上升趋势，肥胖也是2型糖尿病、心血管疾病及肿瘤等疾病的重要危险因素，严重危害社会公共卫生，造成巨大的社会负担。因此对肥胖干预靶点的研究具有强烈的紧迫性和极大的社会价值。脂肪组织是调节机体能量代谢的重要器官，根据功能不同主要可以分为两种:一种是白色脂肪组织(white adipose tissue, WAT), 一种是棕色脂肪组织(brown adiposetissue, BAT)。白色脂肪组的主要功能是将富余的能量以甘油三酯的形式储存起来，棕色脂肪组织的主要功能则是通过氧化脂肪酸来产热，消耗能量。棕色脂肪的产热功能主要归功于棕色脂肪细胞内所含的大量的线粒体:线粒体内膜上存在一种极为重要解偶联蛋白一UCPl, UCPl能够促进质子由线粒体内外膜间隙漏入线粒体内，从而使线粒体电子传递链产生电化学势能以热能的形式散发，进而通过BAT丰富的血管输送到身体的各个部位。多项研究表明，增强棕色脂肪组织的功能能够使小鼠体重减轻，而ob/ob和db/db遗传性肥胖小鼠的棕色脂肪组织则存在明显的功能缺陷。这些研究结果均提示棕色脂肪具有抵抗肥胖的作用。此外，研究还发现伴随棕色脂肪功能的增强，小鼠对胰岛素的敏感性随之增加，血清游离脂肪酸水平明显下降，这表明棕色脂肪活性的改善对糖尿病及其它代谢性疾病具有一定的治疗作用。从能量平衡的角 度来看，通过激活BAT活性以增加产热、增加能量消耗量从而达到减少体内脂肪、抵抗肥胖的目的不失为一种好方法。一些研究者也在利用小分子药物或者生长因子增加BAT活性以及BAT移植方面做了一些研究。有意思的是，研究人员在一些小鼠模型中发现，在某些刺激条件下白色脂肪可以转化为类棕色脂肪。最初人们观察到，在寒冷或P肾上腺素受体激动剂刺激后，小鼠白色脂肪组织内的线粒体数目明显增多，并且出现了棕色脂肪细胞标志物UCPl的表达，提示白色脂肪组织内出现了功能性的棕色细胞。体外研究结果证实，小鼠前白色脂肪细胞3T3-L1和3T3-F442A亦可在体外被诱导出UCPl的表达，甚至人白色脂肪细胞也可被诱导出UCPl表达。随后在多种基因敲除或转基因小鼠中，研究人员也观察到白色脂肪组织棕色化的现象；与人们预期结果一致，这些小鼠均出现了体重减轻、能量消耗增加的表型，并能够对抗高脂饮食诱导的肥胖。但是棕色脂肪及白色脂肪棕色化在医疗方面的应用相当长一段时间内不被看好，因为人们曾一度认为，人类体内在婴儿期过后就没有BAT的存在了，但是最近在The NewEngland Journal of Medicine杂志上同期的三篇文章证实,健康成年人在寒冷条件刺激下，其颈后、锁骨上等部位出现了棕色脂肪组织，并且棕色脂肪组织的活性与体脂含量呈负相关关系，与静息状态的代谢率呈明显的正相关关系。后来陆续的发现其它的方法也可以诱导成人体内出现这种棕色脂肪组织。已有的研究发现，这些表达UCPl的棕色样脂肪和传统的棕色脂肪在UCPl表达的基因调控方式上有所不同，并且这些棕色样脂肪组织同传统的棕色脂肪组织也有不同的蛋白表达谱，这些结果提示这两种组织从基因表达调控到功能都不尽相同，可能是两种不同的组织。目前对于这部分棕色样脂肪细胞的来源还存在争议，多数研究提示，这些脂肪细胞来源于白色脂肪组织内的前体干细胞SVF，而与中胚层来源的经典棕色脂肪细胞并不相同。最近的研究结果显示，传统的肩胛骨区的棕色脂肪组织来源于一种表达myf-5的祖细胞，和肌肉是同一种来源。而这些在白色脂肪组织中出现的被诱导出来的棕色脂肪样细胞并不是来源于这种表达myf-5的祖细胞，所以这些被诱导出来的棕色脂肪样细胞被认为是一种新型的脂肪组织，并被称为米色脂肪。这些研究结果更新了人们以往对棕色脂肪的认识，把棕色脂肪细胞又细分成了两类，一种是分布于肩胛间区的经典棕色脂肪细胞，另一种是散在于白色脂肪组织中的米色(beige)脂肪细胞。UCPl的表达是棕色脂肪的主要标志，对白色脂肪棕色化来说也是一个重要的特征。早前的研究已经发现UCPl的表达调控主要是在转录水平。所以理解UCPl的转录调控对理解白色脂肪棕色化过程有极重要的意义。UCPl基因的5’区域内发现了若干转录因子的结合位点，包括C/ΕΒΡ调控位点，cAMP反应元件,及一些核受体的结合位点，如PPAR,维甲酸受体(RAR)，和甲状腺受体(TR)。这些基因调控元件及与其结合的转录复合物组成了 UCPl转录调控的核心。目前仅发现数个重要基因参与米色脂肪的诱导分化，如PRDM16、RB1、C0X2、CRTC3、IRIS等，因此，发现并证实新的参与这一过程的基因可以为治疗肥胖及代谢综合征提供新的药物作用靶点。
技术实现思路
本专利技术旨在提 供LGR4基因的新用途。本专利技术的技术方案为，将LGR4基因作为分子靶点或药物作用靶点，用于筛选或制备促进白色脂肪棕色化的药物方面的应用。LGR4系G蛋白偶联受体(GPCR)家族成员，位于染色体11ρ14区段，全长约106Kb，含18个外显子，编码951个氨基酸，其中胞外548个氨基酸残基，富含亮氨酸，有5个糖基化位点，又属于糖蛋白激素受体。近年研究将糖蛋白激素受体分为三类:第一类为经典糖蛋白激素受体，包括 FSHR (LGRl),LHR (LGR2)、TSHR (LGR3);第二类包括 LGR4、LGR5 和 LGR6，目前对这类受体的功能所知甚少；第三类包括LGR7(relaxin/insulin_like family peptiderec印torl，RXFP1)和LGR8 (RXFP2)。前期研究认为糖蛋白激素受体类的主要功能参与机体发育和生殖功能，但是最近几年随着干细胞及相关领域的不断进展，对LGR4-6的认识亦日益深入全面。研究表明，LGR4可通过cAMP/PKA通路调控下游基因Atf4表达从而参与骨形成与重建；另外，LGR4敲除后下调靶基因Pitx2的表达，导致小鼠眼前段发育不良；LGR4还可通过激活Gs亚单位，增加细胞内cAMP水平，激活PKA信号通路，从而调控雌激素受体(ER)表达，进而参与附睾和曲细精管的发育。本专利技术建立Lgr4基因敲除的小鼠模型，通过表型观察我们发现Lgr4基因突变小鼠体重明显减轻，糖耐量改善，代谢水平提高，并能抵抗高脂饮食诱导的肥胖和遗传性肥胖。进一步研究表明Lgr4基因突变小鼠能量消耗明显增加，并且体脂含量及白色脂肪组织重量显著减少。而且Lgr4基因突变小鼠白色脂肪细胞表现出一些典型的棕色脂肪细胞的特征，比如线粒体数目大量增加、细胞内的脂滴变得小而且多、表达棕色脂肪细胞标志物UCP1，这些结果提示白色脂肪组织出现棕色脂肪样改变；体外研究也表明LGR4功能缺失的原代白色脂肪前体细胞(SVF)向棕色脂肪分化能力大大加强。通过筛选包括Prdml6，Rb，WntlOb等影响棕色脂肪发育的基因表达量的变化，发现Rb基因表达明显降低，并通过进一步实验证明LGR4可通过cAMP/PKA信号通路调控RB表达，从而导致本文档来自技高网...
【技术保护点】
LGR4基因在筛选促进白色脂肪棕色化的药物方面的应用。
【技术特征摘要】
1.LGR4基因在筛选促进白色脂肪棕色化的药物方面的应用。2.LGR4基因在制备促进白色脂肪棕色化的药物方面的应用。3.LGR4基...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁光，王峰，王计秋，李小英，叶蕾，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属瑞金医院，
类型：发明
国别省市：
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