《International Journal of Biological Macromolecules》：The LncRNA11-hnRNPA1 functional axis maintains adipose tissue metabolic homeostasis by promoting mitochondrial respiration and lipid utilization
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本研究揭示了长链非编码RNA LncRNA11通过与RNA结合蛋白hnRNPA1相互作用，调控丙酮酸激酶PKM表达，增强糖酵解并促进线粒体氧化磷酸化，从而维持脂肪细胞线粒体功能和能量代谢稳态。该发现为肥胖及相关代谢性疾病提供了新的潜在治疗靶点。
随着全球肥胖患病率的持续攀升，肥胖及其相关代谢性疾病已成为严峻的公共卫生挑战。当前大多数抗肥胖药物主要作为中枢食欲抑制剂，其疗效有限且存在安全性问题。肥胖源于慢性能量失衡导致脂肪组织病理性扩张，其中白色脂肪组织(WAT)负责能量储存，而棕色脂肪组织(BAT)则通过富含线粒体的特性，利用解偶联蛋白1(UCP1)解偶联氧化磷酸化来产热。在肥胖状态下，脂肪组织线粒体功能障碍会导致脂肪酸氧化受损、氧化应激和炎症。尽管长链非编码RNAs(lncRNAs)已被认为是代谢稳态和肥胖发病机制的关键调节因子，但其在代谢调控中的具体作用和机制仍不完全清楚。
为探究lncRNAs在脂肪代谢中的作用，研究人员在《International Journal of Biological Macromolecules》上发表了一项研究，发现了一个新型棕色脂肪特异性转录本LncRNA11，并深入探讨了其在维持脂肪组织代谢稳态中的功能机制。
研究采用的主要技术方法包括：通过CRISPR-Cas9技术构建LncRNA11基因敲除小鼠模型，进行体内代谢表型分析（如间接热量测定、葡萄糖/胰岛素耐量试验）；利用透射电子显微镜观察线粒体超微结构；通过RNA测序进行转录组分析；采用RNApull-down和质谱分析鉴定LncRNA11相互作用蛋白；使用Seahorse分析仪检测细胞耗氧率和糖酵解速率。
3.1. LncRNA11缺陷损害小鼠系统代谢并破坏脂肪组织发育
研究人员发现LncRNA11在棕色脂肪组织和心脏中高表达，且在小鼠遭受冷暴露、β3-肾上腺素能激动剂刺激和禁食等代谢挑战时表达上调。基因敲除小鼠在正常饮食下表现出体重增加、脂肪比率升高，并伴有葡萄糖耐受不良和胰岛素敏感性下降。组织学分析显示敲除小鼠的棕色脂肪和腹股沟白色脂肪中脂肪细胞肥大，UCP1阳性脂肪细胞减少。
3.2. LncRNA11敲除损害能量消耗并破坏线粒体结构
代谢笼研究表明，LncRNA11敲除小鼠的氧气消耗和二氧化碳排放量减少，表明全身能量消耗受损。透射电镜显示敲除小鼠白色脂肪中线粒体数量减少，棕色脂肪中线粒体嵴受损。Western blot分析进一步表明线粒体呼吸链关键组分(复合物I、III和V)的丰度降低。
3.3. LncRNA11缺陷加剧高脂饮食喂养小鼠的肥胖、胰岛素抵抗和脂肪肝
在高脂饮食诱导下，LncRNA11敲除雄性小鼠体重增加更明显，出现严重的脂肪肝和葡萄糖耐受不良。透射电镜显示白色脂肪和棕色脂肪中均存在小而低密度的线粒体，伴有紊乱的嵴结构。
3.4. LncRNA11缺陷通过抑制棕色脂肪中线粒体呼吸链活性损害产热
转录组测序分析显示，LncRNA11敲除导致棕色脂肪中产热和氧化磷酸化通路相关基因显著下调。功能验证表明，LncRNA11缺陷的棕色脂肪细胞基础耗氧率和最大耗氧率均降低。
3.5. LncRNA11招募hnRNPA1抑制白色脂肪细胞分化并驱动脂肪酸代谢
RNA pull-down和质谱分析鉴定出hnRNPA1是LncRNA11的直接结合伴侣。在3T3-L1细胞中过表达hnRNPA1可减少脂滴积累和甘油三酯水平，并调节脂肪生成和脂肪酸氧化相关基因表达。
3.6. hnRNPA1与PKM相互作用维持糖酵解并促进线粒体氧化磷酸化
Co-IP和质谱分析发现hnRNPA1与丙酮酸激酶(PKM)相互作用。过表达hnRNPA1增强了脂肪细胞的糖酵解速率和最大能力，同时提高了耗氧率，表明其能同时促进糖酵解和氧化磷酸化。
研究结论表明，LncRNA11通过与hnRNPA1形成复合物，调控PKM表达，增强线粒体糖酵解和氧化磷酸化，从而维持脂肪细胞线粒体功能和能量代谢稳态。LncRNA11缺陷会导致线粒体结构破坏、产热能力下降，加剧饮食诱导的肥胖和代谢紊乱。这项研究首次提供了LncRNA11在体内调控脂质稳态的遗传学证据，揭示了LncRNA11-hnRNPA1-PKM轴在脂肪组织代谢调控中的重要作用，为肥胖治疗提供了新的潜在靶点。
研究的局限性包括缺乏LncRNA11与hnRNPA1体内结合的验证，以及hnRNPA1脂肪组织特异性过表达小鼠模型的表型证据。未来研究将着重解决LncRNA11-hnRNPA1复合物如何影响PKM可变剪接的具体机制。
