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肥胖基因

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1、基本解释

基本解释

  肥胖基因是指,它们所编码蛋白质是一种食欲与能量平衡调节途径的组成部分,而这种途径的失衡直接或者间接导致体脂肪的积累和体重增加。2012年2月,日本京都大学研究小组宣布首次确定“肥胖基因”,带有这种肥胖基因的人,摄取高脂肪食物后,肥胖风险较一般人为高。

  肥胖基因 - 研究背景

  肥胖已成为人类面临的一个严重的公共健康问题。中国肥胖者已超过9000万,超重者高达2亿。肥胖不但会导致糖尿病、高血压、癌症等诸多疾病,还会使人早逝。有数据表明,肥胖者早逝的危险是非肥胖者的1.3—2倍。

  许多科学研究表明,基因与肥胖存在千丝万缕的联系。肥胖与遗传有很大关系,肥胖基因在肥胖的发生中起重要作用。肥胖是多基因遗传病,已研究发现的与肥胖相关的基因或染色体区域已达200多个,遗传对肥胖的影响作用占40%-60%,一半左右的肥胖是由遗传基因决定的。

  而真正确认发现肥胖基因的是伦敦帝国学院、日本京都大学和法国国立研究所的科研小组,在2012年2月一期的英国《自然》杂志网络版上,该科研小组宣布全球首次确认到“防止肥胖”的蛋白因子“GPR120”。

  肥胖基因 - 研究成果

  FTO基因

  德国杜塞尔多夫大学科学家乌尔里希·吕特尔等人研究发现,“FTO”基因是一种与肥胖相关的基因,也称“肥胖基因”。科学研究显示,FTO基因会抑制新陈代谢,降低能量消耗效率,从而导致肥胖。因此,对于FTO基因及其表达的蛋白质的研究已经成为国际上生物医学领域的热点。

  FTO的发现源于对2型糖尿病相关基因的搜索,研究人员对大约39000人进行了采样分析,断定携带一种FTO变异的两个副本的人,其体重增加了约3千克,这是关于一种常见肥胖症基因的第一个清晰例证。研究人员在实验室小鼠体内发现,其大脑下丘脑——用来帮助调节机体的能量平衡——中的FTO含量非常高。与对照组的小鼠相比,下丘脑中FTO减少60%的小鼠往往会拒绝进食。这意味着,FTO在食欲的控制中可能扮演了一个重要角色。

  北京生命科学研究所和天津大学科研人员联手在国际上第一次解析出了FTO基因表达蛋白质的晶体结构,并进一步证明了该蛋白质是一类脱氧核糖核酸(DNA)去甲基化酶(该开创性的研究成果已经在2010年4月8日出版的国际著名学术期刊《自然》杂志上发表)。

  其他研究基因

  科学家已克隆出了5 个与人的食欲及体重调节有关的基因,即OB基因, LEPR基因, PC1 基因,POMC基因和MC4R基因。

  一、人的OB基因定位于第7号染色体长臂(7q31.3),在人类基因组中为单拷贝,全长约20kb,含有3个外显子,外显子全长4240bp 。OB基因只在脂肪组织中表达,其编码产物瘦蛋白是一种分泌性蛋白,即瘦素(Leptin),或瘦蛋白,是由167个氨基酸残基组成的。瘦素在脂肪组织合成后,分泌到血液中,在血液中与其受体LEPRe结合。

  二、人的瘦素受体基因LEPR 定位于第1号染色体短臂(1p31),其编码产物瘦蛋白受体属于类细胞因子受体家族,共有6 种,即Ra 、Rb、Rc、Rd、Re和Rf ,它们是LEPR 基因转录后通过不同剪切而生成的。这些受体广泛分布于脑、心、肝、肾、肺、脾、胰脏、睾丸和脂肪组织中。瘦蛋白与受体LEPRe 结合后生成瘦蛋白2Re;后者将瘦素带入脉络膜,在此处瘦素与LEPRa 结合,生成瘦素2Ra;瘦素2Ra将瘦素输送到脑脊液,在这里瘦素与广泛分布在下丘脑的LEPRb 结合,生成瘦素2Rb。LEPRb 是瘦素各种受体中唯一的具有信号传导作用的跨膜蛋白,它在下丘脑产生的生理效应之一是诱发下丘脑神经细胞POMC 基因表达加强。

  三、人POMC 基因定位于人类第2 号染色体短臂(2p23.3),其编码的蛋白质是一种前激素原。该蛋白质在前转变素酶1(proconvertase1,PC1) 的作用下分解成促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)和促黑素细胞激素(α-melaocyte-stimulating hormone,α-MSH),后者在下丘脑与黑皮素4 受体(melanocortin 4 receptor ,MC4R))结合。

  四、人PC1 基因定位于第5 号染色体长臂(5q15221),全长3.3kb ,其编码产物是一种含有753个残基的蛋白酶,在神经内分泌组织中特异性表达,属于丝氨酸蛋白酶家族,其功能是将激素原(pro-hormone)转化为激素,因此称为激素原转化酶(pro-hormone convertase,PC1)。

  五、人MC4R 基因定位于基因组第18 号染色体长臂(18q22),该基因主要在下丘脑神经细胞中表达,是瘦素介导的食欲调节途径中最末端的基因,由阿黑皮素原(POMC)衍生的α-MSH 在下丘脑与其受体MC4R 结合,产生包括调节食欲在内的生理效应。

  Nature Genetics发表研究报告,解析6个新发现的基因,这6个新发现的基因通过影响神经中枢控制肥胖。研究小组通过全基因组关联分析法对32000个人进行分析,筛选出大量的与肥胖相关的变异,并获得6个新的肥胖基因。这6个基因分别是:TMEM18、KCTD15、 GNPDA2、SH2B1、MTCH2、和NEGR1。基因表达分析发现,6个基因都是在脑细胞中具有活性,以前研究发现的两个基因FTO和MC4R也具有相似的特性。

  肥胖基因 - 被证实基因

  研究发现

  日本京都大学和英国伦敦帝国学院等机构组成的联合研究小组2012年2月20日在英国学术期刊《自然》网络版上发表文章称,他们发现基因“GPR120”编码合成的蛋白质能察觉进入机体的脂肪,进而抑制食欲。如果这种基因出现变异,肌体燃烧脂肪的能力就会降低。

  实验证实

  研究人员培养出上述基因不发挥作用的小鼠,喂它们吃脂肪比例达到60%的高脂肪食物,如此饲养16周后,将它们与吃同样高脂肪食物的正常小鼠进行比较。结果显示,前者体重增加了15%。而对照组的正常小鼠体重增加不到4%。

  研究小组还分析了英国、法国等欧洲国家经常进食高脂肪食物的约6900名肥胖者和7650名健康者的“GPR120”基因。结果发现,肥胖者中“GPR120”基因出现变异导致该基因功能下降的比例是2.4%,而健康者当中该基因发生变异的比例约为1.3%。

  科学意义

  GPR120与饮食肥胖有很大关系,控制GPR120即可能控制代谢,有助于遗传性肥胖体质的诊断,故今后应可针对肥胖、糖尿病等代谢疾病患者,开发预防或治疗肥胖的药品。