Cell Metabolism:应用Arraystar LncRNA芯片,研究小鼠代谢疾病

      美国国立卫生研究院曹海明教授主要研究能量代谢的复杂调控机制,揭示代谢性疾病的发病机制。其团队在解析lncRNA在小鼠代谢性疾病领域的调控过程取得了一系列突破性发现。近期,该实验室采用Arraystar Mouse LncRNA 芯片研究病理代谢条件下小鼠的关键代谢器官中的mRNA和LncRNA,筛选出小鼠不同代谢状况下的组织特异性lncRNA。通过过表达和敲除lncRNA-Gm16551,阐明了lncRNA-Gm16551是代谢转录因子SREBP1c和脂肪生成等的负调控因子。该研究成果发表在细胞代谢领域权威期刊Cell Metabolism(影响因子17.56)。(芯片实验由Arraystar提供技术服务)


研究背景

       物质和能量代谢是生命最基本的特征之一,而维持代谢平衡是生命活动最基本的需求。哺乳动物的关键代谢器官通过内分泌因子传递、调节信号来系统性地调控机体能量平衡。此外,机体的能量代谢状态还能系统性影响免疫反应、生育、疾病病理等过程。长链非编码RNA是近些年逐渐引起科学界关注的一类长度大于200nt,不编码蛋白质的一类RNA。LncRNA影响很多细胞功能,包括染色质修饰,转录调控,RNA稳定性和翻译调控。然而,LncRNA在能量代谢活动中的作用仍然是未知的。因此,鉴定出重要的lncRNA代谢调控因子并探究lncRNA在疾病代谢通路中如何发挥功能具有重要的研究和应用价值。


研究思路

       为了系统研究lncRNA在调节能量代谢中的作用,作者首先利用Arraystar Mouse LncRNA 芯片研究小鼠关键代谢器官在代谢病理生理条件下lncRNA和mRNA的表达。研究结果发现4759个上调的lncRNA中359个具有组织特异性和代谢敏感的lncRNA,并通过lncRNA-mRNA相关性分析发现它们在能量代谢很多方面具有功能。对lncRNA进行功能预测并利用细胞实验研究目标lncRNA在特定的代谢通路中的功能。此法获得了组织特异性的lncRNA代谢调控因子群体,鉴定了一个参与肝脏脂质代谢调控的特异性lncRNA-Gm16551,它被脂肪代谢主要转录因子SREBP1c上调表达;利用lncRNA-Gm16551基因敲除小鼠,检测发现关键脂肪生成基因受到上调表达以及甘油三酯代谢循环水平上升。这些研究结果表明lncRNA参与构成了营养感应和代谢响应的重要组分。


技术路线



结果展示

图释::小鼠不同代谢条件下组织特异性mRNA(上图)和lncRNA(下图)在肝脏(左)、脂肪(中)和肌肉(右)分布图



图释::肝脏组织中过表达代谢转录因子SREBP1c 24h后,LncRNA的表达水平变化



图释::代谢敏感型lncRNA的关联差异mRNA在肝脏中的生物过程GO分析




图释: :在小鼠肝脏组织敲低或过表达SREBP1c和lncRNA-Gm16551时,下游调控基因表达水平变化


研究意义

       本研究利用Arratstar Mouse LncRNA芯片技术筛选建立了代谢调控关联的lncRNA复杂谱系,随后结合生物信息学手段和实验分析的方法,阐明了lncRNA参与代谢稳态维持的功能。本研究结果有力支持了小鼠模型中lncRNA是作为重要的代谢调控因子构成营养感知和代谢应答一个重要组分,为lncRNA在人类代谢疾病的功能研究奠定了基础。


论文链接

Integrative Transcriptome Analyses of Metabolic Responses in Mice Define Pivotal LncRNA Metabolic Regulators.   http://www.0830zx.com/10.1016/j.cmet.2016.08.019