肥胖是現代工業社會的一種流行病,隨著人們飲食習慣和生活方式的改變,全球的肥胖發病率正在逐年攀升,已經成為了世界性的健康問題。
大腦深處的下丘腦中聚集著上萬個POMC神經元,它們是飽足感和饑餓感的控制中心,能根據機體信號對食欲和進食行為進行調節。科學家們一直希望能夠通過操縱這些神經元來解決肥胖問題。
密歇根大學的Malcolm Low博士和布宜諾斯艾利斯大學的Marcelo Rubinstein博士陸續發表兩篇文章,詳細描述了決定POMC神經元功能的關鍵遺傳因子。這兩篇文章分別發表在美國國家科學院院刊PNAS和PLoS Genetics雜志上。
研究人員指出,Pomc基因受到一個轉錄因子和兩個增強子的控制,它們決定著調控信號生成的時間和頻率。“POMC區域是大腦應答瘦素調控體重的核心,”Low教授說。“我們希望了解Pomc基因的調控機制。”
PLoS Genetics雜志上的文章,為人們展示了兩個進化保守的增強子,它們位于Pomc基因附近,能引導蛋白來讀取這個基因。研究顯示,這兩個增強子以互補的方式起作用,在關鍵時刻促進Pomc基因的表達。
研究人員發現,增強子nPE1和nPE2專門在大腦中調控Pomc基因。缺乏這兩個片段的小鼠生來就很肥胖,就像Pomc基因失活的小鼠一樣。不過,只缺乏nPE2的小鼠能夠正常生長,這是因為nPE1做出了補償。這種冗余的增強子系統說明了Pomc的重要性,Low說。
PNAS雜志上的文章指出,轉錄因子Islet 1對Pomc也很重要。Islet 1是胰島細胞中的轉錄因子,研究表明它也是POMC細胞中的轉錄因子。研究人員在小鼠胚胎發育階段阻斷下丘腦生成Islet 1,結果抑制了POMC神經元的生成。
研究人員還在斑馬魚中展示了Islet 1的重要性。如果這個轉錄因子在發育早期被阻斷,斑馬魚也無法發展出POMC神經元。斑馬魚調控Pomc基因的增強子與小鼠不同,說明Islet 1本身就很重要。
這項研究揭示了Pomc調控在體重控制中的關鍵性作用,有助于人們進一步理解大腦對進食行為的調節機制。
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