生命学院在代谢类激素领域取得重要进展
新清华 2025年06月27日 第2369期 学术前沿
●记者 吴一凡
肠道来源的Cholesin可有效抑制肝脏胆固醇合成。
Feimin调控血糖稳态的模式图。
在代谢调控网络中,激素作为器官间交流的重要信使,通过传递生物信号,参与维持着机体的动态平衡。生命学院王一国副教授团队深耕代谢类激素领域十余年,首次发现并命名多种激素,为推进肥胖、糖尿病、心血管疾病等慢性疾病治疗提供了新靶点和新思路。
团队首次发现并命名一种肠道激素肠抑脂素(Cholesin),这一新激素有望成为治疗高胆固醇血症和动脉粥样硬化的有效药物。研究成果发表于《细胞》(Cell)期刊,并入选该期刊2024年度最佳论文特辑,成为2023年底到2024年底该期刊发表的最有影响力的12篇生物学研究之一。
十余年攻关
探索代谢稳态背后的激素密码
随着生活水平的提高,人们的餐桌日益丰盛,营养过剩导致的脂肪堆积问题随之而来,过多营养物质存储体内可能引发肥胖、糖尿病、脂肪肝、心血管疾病、肿瘤等慢性疾病。在代谢调控网络中,营养物质的吸收、存储与转化离不开组织器官之间相互协调,激素作为器官间交流的重要信使,参与维持着机体的动态平衡。
虽然目前已知激素有100多种,但是人体内能够直接降糖的激素主要是胰岛素,当胰岛素出现问题,血糖会升高但并非立即致命。王一国团队认为,可能存在其它激素也发挥着调控作用,于是,他们开启了探寻新激素之路。
由于激素的半衰期短、含量较低而难以捕捉。因此,在发掘与鉴定新激素、找到受体并解码调控网络、阐明激素-受体复合物动态构象、携手临床中心验证突变体功能谱的过程中,每一步都充满难题与挑战。
自2012年起,王一国带领团队通过血清蛋白质组学等方法筛选蛋白多肽类激素,借助小鼠实验模拟不同饮食对小鼠的影响,逐渐确定了120个可编码蛋白的未知功能基因,分析其编码蛋白的分泌情况并进行逐个表达纯化,利用小鼠模型检测纯化蛋白对血糖、血脂水平的影响,为进一步确定其对代谢的作用和调控机制奠定了坚实的基础。
厚积薄发
首次发现并命名多种新激素
经过漫长的筛选与验证过程,团队终于在2021年将研究范围集中到五种新激素,其中三种新激素对应着机体的能量存储,逐步得到深入研究与命名。
第一种新激素的前体是跨膜蛋白质,团队在2023年将其命名为肠促生存素(Famsin)。研究揭示了饥饿时Famsin由肠道释放,通过结合肝细胞表面嗅觉受体OLFR796促进肝脏中糖异生及生酮作用,以此推动机体能量动员的过程,并且发现Famsin通过作用于下丘脑诱导机体进入蛰眠,从而降低机体能耗和保存能量。研究成果发表于《细胞代谢》(Cell Metabolism)期刊与《细胞研究》(Cell Research)期刊,共同表明Famsin可作为糖尿病治疗的潜在靶点。
团队发现的第二种新激素被命名为肠抑脂素(Cholesin)。团队利用全基因组CRISPR/Cas9筛选鉴定了Cholesin的受体是GPR146,证明Cholesin-GPR146信号轴介导了肠道胆固醇吸收对肝脏胆固醇合成的抑制作用。2024年3月18日,研究成果以“一种肠源激素对胆固醇代谢的调控”为题,发表在《细胞》(Cell)期刊上,揭示了Cholesin调控机体胆固醇稳态的作用和机制。
第三种新激素是一种新型肌肉分泌蛋白,在调节机体葡萄糖稳态中发挥着重要作用,被命名为肌泌降糖素(Feimin)。团队通过肌肉特异性Feimin敲除的小鼠,探究其在葡萄糖稳态中的作用机制,发现了Feimin-MERTK信号轴有助于降低餐后血糖,为糖尿病等代谢性疾病的治疗提供了新靶点。
在同期的另一项研究中,团队发现AMPK作为调控运动代谢的重要信号分子,能够促进细胞质中的Feimin在细胞核内积累,从而揭示了AMPK-cFeimin-FOXC2-SLN信号轴在调控运动产热和运动耐力中的关键作用。
今年1月2日,基于这两项研究成果,团队在《自然代谢》(Nature Metabolism)期刊上以封面论文形式发表了题为“进食诱导分泌的肌细胞因子对葡萄糖代谢的调控”和“胞内Feimin通过抑制肌肉产热提高运动耐力”的两篇论文,共同表明了Feimin在饮食和运动中均发挥作用,有助于深化人们关于饮食与运动对代谢性疾病干预作用的理解。
脚踏实地
做真正有意义的科研
“面向国家和社会需求,做真正有意义的科研”是王一国团队多年来的坚持。学校在自主科研计划中设立的笃实专项,也为该团队开展基础研究提供了大力支持。
在代谢领域研究中,王一国团队始终以临床治疗为驱动力,重点关注肥胖相关疾病、心血管疾病以及胰腺癌与恶病质,从能量摄入、存储与消耗三方面深入探索代谢稳态背后的激素密码。
在能量存储方面,团队目前正围绕已发现的三种新激素,进一步解析其与受体的复合物结构,并对活性多肽进行改造,降低未来药物设计的工艺成本,推动研发更多属于中国的原创药物。
在能量摄入方面,他们将围绕发现的控制食物摄入的新激素,探索其作用的分子机制,同时开展更加接近人类的灵长类动物实验,深入推动解决临床问题。
在能量消耗方面,他们聚焦一种增强能量消耗的新激素,探究肥胖人群如何减重的同时,进一步寻找减重的抑制剂,帮助晚期肿瘤患者缓解恶病质,减低能量消耗、改善生活质量。
未来,王一国团队将继续深耕代谢类激素领域,助力开发多肽小分子药物,弥补临床治疗缺口。“如果能推动基础科学前沿突破,同时为人类健康作出重要贡献,这辈子值了。”王一国说道。