Nature：科学家发现一种能够激活能量燃烧通路的分子“开关”

与储存能量的白色脂肪不同，棕色脂肪细胞会燃烧卡路里，并产生热量作为副产品。多年来，人们一直认为这一过程依赖于单一通路。但最近，研究人员发现了一条平行通路，然而这条通路是如何被激活的仍然是个谜。

　　

科学家发现了一种分子“开关”，可以激活小鼠体内的能量燃烧通路，这有可能为骨骼疾病的治疗带来新的方法。

这项发表在 《自然》杂志上的研究揭示了棕色脂肪的新机制。与储存能量的白色脂肪不同，棕色脂肪细胞燃烧卡路里，并产生热量作为副产品。多年来，人们一直认为这一过程依赖于单一通路。但最近，研究人员发现了一条平行通路，然而这条通路是如何被激活的仍然是个谜。

由麦吉尔大学罗莎琳德和莫里斯·古德曼癌症研究所的 Lawrence Kazak领导的研究团队  ，现在已经确定了这种替代途径（称为无效肌酸循环）的分子“开启开关”。

当身体暴露于寒冷环境中时，会分解储存的脂肪来产生热量，并在这一过程中释放甘油。研究人员与麦吉尔大学结构生物学家、加拿大DNA损伤与修复大分子机器研究主席Alba Guarné密切合作，发现甘油会与一种名为TNAP的酶结合，结合位点位于他们所谓的“甘油口袋”中，从而激活这一通路。

“这是我们首次发现一种独立于经典产热系统的替代性产热途径是如何被激活的，”Kazak说。“这为我们理解多种能量消耗系统如何协同工作，使身体保持在适宜的体温打开了大门。”

对骨骼疾病和肥胖的影响  

棕色脂肪正因其在代谢和肥胖中的潜在作用而受到研究。 虽然这项研究的发现最终可能会为相关研究提供参考，但其最直接的影响在于骨骼健康，因为TNAP在骨骼健康中的作用已广为人知。

TNAP 对通过钙化作用构建和维持强健的骨骼至关重要。影响其功能的基因突变会导致低磷酸酯酶症，这是一种“软骨病”，可导致骨折、疼痛和骨骼畸形。这种疾病虽然罕见，但在加拿大部分地区，包括魁北克省和曼尼托巴省，发病率较高，这主要是由于特定人群中存在遗传性基因突变。

通过在实验室测试 TNAP 突变，研究人员发现，他们在能量燃烧细胞中发现的分子开关也在协调骨骼硬化矿化过程的细胞中发挥着直接作用。

该研究结果建立在 麦吉尔大学共同作者 Marc McKee的早期工作之上。Marc McKee 与 Sanford Burnham Prebys 医学发现研究所的共同作者 José-Luis Millán 一起，帮助开发了一种首创的、针对骨骼的酶替代疗法，用于治疗低磷酸酶症患者。

“这一发现为一种新的治疗方法打开了大门，通过天然或合成的生物活性化合物增加 TNAP 酶的甘油口袋的活性，有可能增强该酶在患者体内的有益作用，帮助将不足的骨矿化恢复到健康水平，”麦基教授说道。他是牙科医学和口腔健康科学学院以及医学和健康科学学院的教授，也是加拿大生物矿化研究主席。

研究人员已经确定了数十种潜在的候选药物，以供进一步研究。