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摘要脂肪组织在调控能量平衡和营养稳态方面具有重要的重要作用。脂肪细胞可以分为白色、棕色和米色脂肪细胞。白色脂肪细胞以储存能量为主，棕色和米色脂肪细胞具有产热的特性可以增加能量消耗，具有可以抵抗肥胖和改善代谢的潜力，因而被广泛研究。脂肪细胞分化是脂肪生物学中广泛研究的科学问题，由一系列转录因子和转录辅因子或其它因子调控。其中，PPARγ和C/EBPs (α，β，δ)是主要的白色和棕色脂肪细胞生成共同的转录调控因子。在棕色脂肪细胞分化中，存在着细胞类型特异性的转录调控因子协同PPARγ等诱导棕色脂肪细胞特异性基因转录。例如，转录辅因子PRDM16被认为是棕色脂肪细胞命运决定的重要调节因子。除了转录调控，脂肪细胞分化也受表观遗传学调控。组蛋白修饰是表观遗传学调控的重要方式。另外，细胞内代谢产物水平的变化可能通过影响染色质修饰酶(包括组蛋白修饰酶)的活性，进而影响脂肪分化。许多sirtuins成员和组蛋白甲基化修饰酶已经被报道能够参与调控脂肪分化。然而，SIRT5和DOT1L在脂肪分化中的作用仍未有明确报道。本论文分为两部分研究内容，第一部分为sirtuins成员SIRT5在脂肪分化中的功能研究，第二部分为组蛋白甲基转移酶DOT1L在脂肪分化中的功能研究。<br>　　本论文的第一部分研究首次发现了SIRT5对于棕色脂肪细胞分化的重要性。在间充质干细胞C3H10T1/2细胞中敲低SIRT5，导致其向棕色脂肪细胞分化显著受损，并且伴随着关键的脂肪分化调节因子PPARγ和PRDM16等表达受抑制。在进一步的机制探索中发现，在SIRT5敲低的C3H10T1/2细胞中IDH活性显著降低，以及α-KG浓度显著减少。并且，通过α-KG的回补能够部分修复棕色脂肪细胞分化受损。考虑到α-KG作为组蛋白去甲基化酶催化去甲基化反应的辅因子，α-KG浓度的改变会影响组蛋白去甲基化酶的活性，因而组蛋白甲基化修饰水平可能发生改变。与猜想的一致，敲低SIRT5带来细胞内组蛋白H3K9me2和H3K9me3水平增加。更重要的是，后续的ChIP实验结果揭示，在SIRT5敲低的C3H10T1/2细胞中，PPARγ和PRDM16基因启动子区域上H3K9me2和H3K9me3的结合显著增加，与PPARγ和PRDM16基因表达受抑制相一致。在动物水平，研究发现SIRT5敲除小鼠(Sv129背景)的皮下腹股沟白色脂肪棕色化能力显著降低、对冷刺激不耐受、对葡萄糖不耐受以及出现一定的胰岛素抵抗。总结来说，本论文这部分研究内容发现了SIRT5的新的生物学作用，即调控棕色脂肪细胞分化。机制探索发现SIRT5通过影响代谢产物水平进而影响表观遗传学修饰改变与脂肪分化建立联系，拓展了脂肪细胞分化中的表观遗传学调控的认识。<br>　　论文的第二部分内容旨在探究DOT1L在脂肪分化中的功能。在细胞水平，无论抑制DOT1L活性或者敲低其表达，均可以显著促进C3H10T1/2细胞向棕脂细胞分化，并增强其产热活性;而在白色脂肪前体细胞3T3-L1上敲低DOT1L导致脂肪分化显著受损。另外，考虑到棕色脂肪与骨骼肌来源于相似的始祖细胞，在成肌细胞C2C12细胞上敲低DOT1L，造成骨骼肌选择性基因表达显著降低。在机制研究方面，研究发现抑制DOT1L活性促进棕色脂肪细胞分化的关键时期发生在分化前和分化早期;并且，敲低DOT1L带来脂肪分化关键的转录因子(PPARγ等)与棕色脂肪选择性基因(PRDM16、PGC-1α)表达增加，而且棕色脂肪前体细胞标志基因(EBF2)在早期表达显著增加。另外，DOT1L选择性抑制剂EPZ5676能够激活Ucp1启动子，增强其转录。并且，进一步通过ChIP实验发现DOT1L介导的H3K79甲基化可能与Ucp1和Prdm 16的转录负相关。再者，利用DOT1LFlox/Flox小鼠原代棕色脂肪SVF细胞体外敲除DOT1L，也观察到棕色脂肪细胞分化与产热显著增加。最后，在DOT1LMyf5敲除小鼠中观测到肩胛骨处皮肤表面温度增加，推测DOT1LMyf5敲除小鼠的棕色脂肪功能增强。总结来说，这部分研究内容揭示了DOT1L负调控棕色脂肪细胞分化，并且正向调控白色脂肪细胞分化和肌细胞生成，提示其在调节能量代谢中具有重要的作用。