Protein & Cell : Rnf20 对脂肪组织发育和产热的调控作用
2020年8月，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、中国农业大学、中科院动物研究所等单位的相关研究人员在《Protein & Cell》（IF: 10.16）上发表了题为“Rnf20 deficiency in adipocyte impairs adipose tissue development and thermogenesis”的研究论文，利用 RNF20的条件消融探究RNF20在脂肪积累和身体成分中的需求，还探讨了由于其在脂肪组织中的特定作用而引起的脂质代谢、葡萄糖和能量稳态的变化。
RNF20的脂肪细胞特异性敲除（ASKO）小鼠的脂肪逐渐减少。
ASKO小鼠表现出高胰岛素血症，但对年龄相关的葡萄糖不耐受有保护作用。
ASKO小鼠易患HFD诱导的脂肪肝，对寒冷极为敏感。
RNF20至少部分地通过氧化物酶体增殖物激活受体γ（Pparγ）调节脂肪生成，PPARγ激动剂可作为治疗药物。
肥胖是许多代谢性疾病的重要危险因素，如心血管疾病、2型糖尿病、高血压、脂肪肝和动脉粥样硬化。虽然限制热量摄入是预防肥胖的有效方法，但改变代谢效率和增加脂肪组织的能量消耗已被确定为对抗肥胖和预防相关代谢疾病的替代策略。
在大多数哺乳动物中已经鉴定出三种主要类型的脂肪细胞。白色脂肪组织(WAT)以甘油三酯的形式储存多余的能量，并释放游离脂肪酸(FFAs)来满足能量需求。相比之下，褐色脂肪组织(BAT)具有大量的线粒体，专门以热量的形式消耗能量。另一种产热脂肪细胞为米色脂肪细胞，最近在暴露于各种环境刺激的WAT中被发现，越来越多的证据表明，激活BAT和促进WAT褐变可以燃烧脂肪，适用于肥胖和相关代谢性疾病的治疗。
RNF20是一种E3连接酶，对组蛋白H2B在赖氨酸120（H2Bub）处的单泛素化起关键作用，还参与基因表达的转录调控、双链断裂修复和同源重组。此外，RNF20还参与调节各种细胞过程（如细胞分化、细胞凋亡）以及特定的生理过程（如肿瘤发生和生精）。然而，其在脂肪细胞中的生理作用仍不明确。
研究人员首先构建了脂肪细胞特异性RNF20基因敲除（ASKO）小鼠，通过对野生型（WT）和ASKO小鼠的体重、皮下WAT（sWAT）和性腺WAT（gWAT）质量、外周器官的重量等进行12个月的监测，发现RNF20的脂肪细胞特异性敲除会导致脂肪的逐步减少和器官肥大。为了探讨WAT质量显著降低的潜在机制，研究人员检测了WT和ASKO小鼠的gWAT中脂肪生成和脂解相关基因的表达，发现ASKO小鼠的gWAT中脂肪生成和脂解受损。在ASKO小鼠性gWAT中观察到过氧化物酶体增殖物激活受体γ（Pparγ）水平显著降低，表明RNF20至少部分地通过Pparγ调节脂肪生成。
RNF20的脂肪细胞特异性耗竭抑制小鼠gWAT中脂肪生成和脂解相关基因的表达
因为有缺陷的脂肪脂质存储通常会导致循环甘油三酸酯水平增加和异位脂质沉积，研究人员接着检查了不同年龄的两组小鼠血清中TG和胰岛素的水平。结果表明，ASKO小鼠表现出高胰岛素血症，但对年龄相关的葡萄糖不耐受有保护作用。此外，高脂肪饮食（HFD）的ASKO小鼠出现了严重的肝脏脂肪变性。
在2、6和12个月大的ASKO小鼠中，BAT表现出形态增白与组织质量显着下降。为了鉴定ASKO小鼠中BAT的脂质成分，研究人员对6个月大的WT和ASKO小鼠的BAT进行了脂质组学分析。结果表明，ASKO小鼠的BAT中，中性脂质的水平显着上调，而磷脂的水平显着降低。而对来自6个月大的小鼠的BAT进行的全基因组RNA测序则显示了基因表达变化的总体概况。此外，已知的WAT标记基因Bmp4和Pdk3被显着上调，而大多数BAT标记基因（包括Ucp1，Slc27a2和Cox8b）在12个月的BAT中被显着下调。这些都表明了BAT程序在ASKO小鼠中受损。
在ASKO小鼠中，BAT程序受损
ASKO小鼠对寒冷极为敏感，并会出现体温过低
研究人员接着检测了RNF20在分化的3T3-L1细胞中的表达水平，以探究RNF20是否在脂肪细胞分化中起作用。结果表明，RNF20在脂肪细胞增殖和早期脂肪细胞分化中起着关键的调节作用，RNF20是脂肪细胞分化所必需的。由于在ASKO小鼠WAT中观察到PPARγ水平的降低，研究人员最后探究了PPARγ激动剂罗格列酮(Rosiglitazone)是否能挽救ASKO小鼠的脂肪损失。结果发现，与未治疗的ASKO小鼠相比，罗格列酮治疗的ASKO小鼠的脂肪量增加。
综上所述，该研究通过脂肪细胞特异性RNF20基因敲除小鼠，探索了脂肪细胞RNF20在调节全身脂肪和能量代谢中的功能。这些ASKO小鼠表现出明显的进行性脂肪减少，器官肿大和高胰岛素血症，表明脂肪组织发育受损和代谢紊乱的后果。该研究揭示了RNF20在调节脂肪细胞分化和脂肪组织功能方面起着重要作用。调节RNF20调控的信号级联可能为脂肪组织功能障碍和相关代谢疾病的治疗提供一个潜在的靶点。
