BBA: 脂肪脂质组学和RNA序列分析显示UCP1敲入猪的线粒体功能增强
2019年7月，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、中国科学院动物研究心磷脂CL72:8(18:2)和CL74:9(18:2)显著增加，表明线粒体功能增强。UCP1-KI猪iWAT中大量线粒体相关基因显著上调，巨大线粒体和线粒体嵴数量显著增加，进一步支持了这一观察结果。综上所述，这些数据说明了UCP1在猪脂肪组织脂质代谢中的特殊作用，并为UCP1- KI猪脂肪性状特征提供了新的数据。
解偶联蛋白1 (Uncoupling protein 1, UCP1)在非颤抖性产热过程中起着重要作用，并参与了肥胖的发病机制。在之前的一项研究中，研究人员设计生成了脂肪细胞特异性UCP1敲入（UCP1-KI）猪，其表现出更好的热调节能力和减少的脂肪沉积。为了研究UCP1敲入是否改变脂肪组织的脂质组成，研究人员对6个月大的冷处理UCP1- KI猪和野生型(WT)猪的腹股沟白色脂肪组织(Inguinal white adipose tissue, iWAT)和背膘进行了脂质组分析。此外，还对iWAT进行了全基因组RNA测序以进一步研究脂质改变的遗传基础。结果表明，UCP1-KI猪的iWAT和背膘具有截然不同的的脂质组学特征，在UCP1敲入猪的背膘中观察脂质组成发生轻微的改变。UCP1-KI猪腹股沟WAT中总甘油三酯含量显著降低（P<0.05），同时脂肪酸代谢相关基因下调，表明UCP1-KI猪iWAT脂肪生成减少。研究人员还发现UCP1-KI猪的iWAT中总鞘脂水平显著升高（P<0.05）。值得注意的是，研究人员在UCP1-KI猪的iWAT中发现两种线粒体特有的脂类，心磷脂CL72:8(18:2)和CL74:9(18:2)显著增加，表明线粒体功能增强。UCP1-KI猪iWAT中大量线粒体相关基因显著上调，巨大线粒体和线粒体嵴数量显著增加，进一步支持了这一观察结果。综上所述，这些数据说明了UCP1在猪脂肪组织脂质代谢中的特殊作用，并为UCP1- KI猪脂肪性状特征提供了新的数据。
图1. 基于300种不同脂质分子的主成分分析(PCA)图显示了不同基因型(KI和WT)和不同脂肪组织(iWAT和背膘)
图2. 冷刺激UCP1-KI和WT猪iWAT的脂质组成
A. 根据300种脂质的p值和差异倍数建立的火山图显示了两种猪的iWAT脂质组成的全面概况。
B-C. UCP1-KI猪iWAT中含量上调(B)和下调(C)脂质种类的热图。
D-E. 两种猪iWAT 16个脂类亚类(D)和4个脂类(E)的变化。
F. 两种猪iWAT中心磷脂组成情况。
图3. 冷刺激UCP1-KI和WT猪背膘的脂质组成。
A. 火山图显示了两种猪的背膘脂质组成的全面概况。
B-C. 热图显示UCP1-KI猪背膘中含量上调(B)、下调(C) 的脂质种类。
D-E. 两种猪背膘中 16个脂类亚类(D)和4个脂类(E)的变化。
F. QPCR分析UCP1- KI和WT猪iWAT和背膘中UCP1的表达水平。
G. Western blot分析UCP1- ki和WT猪iWAT和背膘中UCP1的表达情况。
图4. 冷刺激UCP1-KI猪iWAT的基因表达差异
A. 火山图y轴(-log 10, P)与基因表达比(log 2，差异倍数)的显著性。
B. 已鉴定的差异表达基因数量的柱状图。
C. 差异表达基因的GO基因注释与通路分析。
图5. UCP1-KI猪iWAT线粒体功能增强
A. 42个差异表达基因的热图。
B. WT和UCP1-KI猪iWAT线粒体超微结构的代表性图片。
C. 从(A)中随机选择基因进行QPCR验证。
D. 基于分别来自WT和UCP1-KI猪iWAT面积的不同大小线粒体数。
E. 来自WT和UCP1-KI猪的iWAT中每个线粒体（统计100个线粒体）嵴的平均数目。
