Ucp1,即解偶联蛋白1,是一种位于线粒体内膜上的蛋白质,主要在棕色脂肪组织中表达,其功能是通过促进质子跨膜流动来介导解偶联呼吸和ATP合成,从而促进能量消耗和热量产生。Ucp1的表达和活性受到多种因素的调节,包括β-肾上腺素能信号通路、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)等转录因子的作用[6]。
Ucp1的表达不仅局限于棕色脂肪组织,也存在于其他组织中,如肾脏、肾上腺、胸腺和下丘脑等[1]。下丘脑中的Ucp1表达与能量稳态的调节密切相关,尤其是在弓状核和腹内侧下丘脑等区域,这些区域是能量代谢调节的重要中枢[1]。此外,Ucp1的表达也与心脏脂肪组织的功能相关,Ucp1在心脏脂肪组织中表达与免疫反应和氧化应激相关基因的表达呈负相关,提示Ucp1可能在维持心脏脂肪组织的稳态中发挥重要作用[3]。
急性冷暴露可以激活棕色脂肪组织中的Ucp1表达,促进能量消耗和热量产生。研究发现,冷暴露可以显著增加棕色脂肪组织中的糖酵解途径和乳酸水平,并上调与脂肪酸β氧化和甘油三酯合成相关的基因表达。这些代谢变化部分依赖于Ucp1介导的解偶联呼吸,但也存在Ucp1非依赖性的代谢途径,如脂肪酸和胆固醇的生物合成途径[2]。此外,冷暴露还可以影响棕色脂肪组织中的氨基酸代谢,如脯氨酸、色氨酸和苯丙氨酸等氨基酸的含量增加,以及谷氨酰胺的利用增强[2]。
UCP1的表达与多种代谢性疾病相关,如代谢综合征和2型糖尿病。研究发现,UCP1基因的变异与代谢综合征和2型糖尿病的风险相关[4]。此外,UCP1的表达还可以通过基因转移的方式在非棕色脂肪组织中表达,从而促进能量消耗和热量产生[5]。
综上所述,Ucp1是一种重要的线粒体蛋白,参与调节能量代谢和热量产生。Ucp1的表达和活性受到多种因素的调节,并与其他组织中的功能密切相关。Ucp1的研究对于理解能量代谢和代谢性疾病的发病机制具有重要意义,并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[1-10]。
参考文献:
1. Claflin, Kristin E, Flippo, Kyle H, Sullivan, Andrew I, Jensen-Cody, Sharon O, Potthoff, Matthew J. 2021. Conditional gene targeting using UCP1-Cre mice directly targets the central nervous system beyond thermogenic adipose tissues. In Molecular metabolism, 55, 101405. doi:10.1016/j.molmet.2021.101405. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34844020/
2. Okamatsu-Ogura, Yuko, Kuroda, Masashi, Tsutsumi, Rie, Kimura, Kazuhiro, Sakaue, Hiroshi. 2020. UCP1-dependent and UCP1-independent metabolic changes induced by acute cold exposure in brown adipose tissue of mice. In Metabolism: clinical and experimental, 113, 154396. doi:10.1016/j.metabol.2020.154396. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33065161/
3. Chechi, Kanta, Vijay, Jinchu, Voisine, Pierre, Grundberg, Elin, Richard, Denis. 2019. UCP1 expression-associated gene signatures of human epicardial adipose tissue. In JCI insight, 4, . doi:10.1172/jci.insight.123618. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30996144/
4. Andrzejczak, Anna, Witkowicz, Agata, Kujawa, Dorota, Łaczmański, Łukasz, Karabon, Lidia. 2023. NGS Sequencing Reveals New UCP1 Gene Variants Potentially Associated with MetS and/or T2DM Risk in the Polish Population-A Preliminary Study. In Genes, 14, . doi:10.3390/genes14040789. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37107547/
5. Larrarte, Eider, Margareto, Javier, Novo, Francisco J, Marti, Amelia, Alfredo Martínez, J. . UCP1 muscle gene transfer and mitochondrial proton leak mediated thermogenesis. In Archives of biochemistry and biophysics, 404, 166-71. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12127082/
6. Collins, S, Yehuda-Shnaidman, E, Wang, H. . Positive and negative control of Ucp1 gene transcription and the role of β-adrenergic signaling networks. In International journal of obesity (2005), 34 Suppl 1, S28-33. doi:10.1038/ijo.2010.180. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20935662/