Nature | 魏伟等揭秘牛磺酸抗肥胖的分子机制
发布日期：2024-08-11 16:42 点击次数：201
牛磺酸是一种条件性必需的微量营养素和含量丰富的氨基磺酸，广泛存在于哺乳动物组织（如心脏、眼睛、大脑和肌肉）及多种食物（如海藻和鱼类）中。牛磺酸具有延缓衰老、调节线粒体功能、增强运动表现、抵抗肥胖等生理功能【1,2】。然而，我们对牛磺酸如何发挥这些功能的了解仍然有限。
牛磺酸的组织含量由饮食摄入、内源性生物合成和次级代谢共同决定。已知的牛磺酸次级代谢产物包括牛磺胆汁酸、胍基牛磺酸和乙酰牛磺酸【3】。其中，牛磺胆汁酸关于脂质吸收和抗菌的生理功能以及其代谢通路已较为清晰【4】，而其他牛磺酸衍生物的代谢与功能仍不明确。
乙酰牛磺酸是一种引人关注的牛磺酸衍生物，其在生物体液中的含量受多种生理过程调控，包括有氧运动、酒精摄入和牛磺酸膳食补充等。此外，乙酰牛磺酸的化学结构与已知的信号分子（如神经递质乙酰胆碱和长链N-脂肪酰基牛磺酸）相似，暗示其可能也具有信号分子的作用。然而，乙酰牛磺酸的生物合成、降解及潜在功能仍是未解之谜。
2024年8月7日，来自美国斯坦福大学病理学系和ChEM-H研究所的Jonathan Z. Long在Nature杂志上发表了题为：PTER is an N-acetyltaurine hydrolase that regulates feeding and obesity的研究论文。该研究综合运用生物化学、分子生物学、药理学、代谢组学以及小鼠遗传学等方法，发现了哺乳动物中首个乙酰牛磺酸水解酶PTER，并证实了乙酰牛磺酸在抑制进食和抵抗肥胖方面的重要生理功能。
研究团队首先建立了一套利用质谱仪检测乙酰牛磺酸水解的体外反应系统，发现小鼠肾脏具有较高的水解酶活性。通过对肾脏提取物进行多步分离纯化，最终鉴定出PTER（磷酸三酯酶相关蛋白）为其中的活性酶。
随后，通过详细的生物化学和代谢组学实验，研究人员证实乙酰牛磺酸水解酶PTER是小鼠体内唯一的、高度特异性的乙酰牛磺酸水解酶。PTER缺失的小鼠在全身各组织器官中均出现乙酰牛磺酸大量累积，并在整体水平上表现出进食减少、抵抗肥胖的表型。向肥胖小鼠注射乙酰牛磺酸后，也观察到与PTER缺失小鼠相似的代谢表型。最后，研究者测试了几种经典的控制进食的信号通路，发现GDF15/GFRAL信号通路对乙酰牛磺酸发挥生理功能至关重要。
综上所述，该研究揭示了一条全新的牛磺酸衍生物代谢通路，并从分子、组织器官和机体水平阐明了该代谢通路调控进食的生理功能，为治疗肥胖和其他代谢性疾病提供了新的潜在分子靶点。
参考文献
1 Huxtable, R. J. Physiological actions of taurine. Physiol Rev 72, 101-163 (1992). https://doi.org/10.1152/physrev.1992.72.1.101
2 Singh, P. et al. Taurine deficiency as a driver of aging. Science 380, eabn9257 (2023). https://doi.org/10.1126/science.abn9257
3 Shi, X., Yao, D. & Chen, C. Identification of N-acetyltaurine as a novel metabolite of ethanol through metabolomics-guided biochemical analysis. J Biol Chem 287, 6336-6349 (2012). https://doi.org/10.1074/jbc.M111.312199
4 Jacobsen, J. G. & Smith, L. H. Biochemistry and physiology of taurine and taurine derivatives. Physiol Rev 48, 424-511 (1968). https://doi.org/10.1152/physrev.1968.48.2.424
责编|探索君
排版|探索君
文章来源|“BioArt”
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