Учёные обнаружили белковый переключатель, который сжигает жир и блокирует образование новых жировых клеток
Исследователи из Института науки Вейцмана выявили белок MTCH2, названный «Митч», который действует как переключатель: его отключение в клетках человека усиливает сжигание жира и одновременно предотвращает образование новых жировых клеток. Открытие может привести к новым методам лечения ожирения.
Белок, определяющий судьбу жира
Современные препараты для снижения веса изменили лечение ожирения, но они часто имеют недостаток: они могут уменьшать мышечную массу. Теперь учёные из Института науки Вейцмана обнаружили биологический механизм, который в будущем может помочь решить эту проблему и одновременно усилить способность организма сжигать жир. Исследователи идентифицировали белок MTCH2, названный «Митч», который играет важную роль в управлении энергией и накоплении жира в клетках. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале EMBO Journal, команда обнаружила, что отключение этого белка в клетках человека увеличивает скорость сжигания жиров и углеводов, одновременно уменьшая образование новых жировых клеток.
Удивительное открытие на мышах
Несколько лет назад профессор Атан Гросс и его коллеги сделали неожиданное наблюдение при изучении Митча у мышей. Когда они подавили выработку белка в мышечной ткани мышей, животные показали значительное улучшение состава тела: они не только избежали ожирения, но и развили больше мышечных волокон. Эти волокна потребляют большое количество кислорода и связаны с улучшенной выносливостью и физической работоспособностью. Мыши лучше справлялись с тестами на физическую нагрузку, и у них улучшилась работа сердца. Возник вопрос: как отключение одного белка может одновременно защищать от ожирения и повышать выносливость?
Роль митохондрий
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи обратили внимание на митохондрии — «электростанции» клеток. Их форма и организация показывают, как клетки производят энергию. Иногда митохондрии сливаются в большие взаимосвязанные сети, эффективно генерирующие энергию; в других случаях они остаются отдельными и менее эффективными. Когда производство энергии становится менее эффективным, клетки компенсируют это потреблением большего количества топлива, включая жиры, углеводы и белки. Команда Гросса обнаружила, что Митч помогает контролировать этот процесс, регулируя слияние митохондрий.
Эксперименты на клетках человека
В новом исследовании под руководством докторантки Сабиты Чурасии учёные использовали генную инженерию, чтобы удалить Митч из клеток человека. Результаты были впечатляющими: без Митча нормальная митохондриальная сеть распалась на отдельные единицы, сделав производство энергии менее эффективным и оставив клетки в состоянии постоянного дефицита энергии. Хотя это может показаться вредным, такая неэффективность может работать на пользу, если цель — увеличить расход энергии и уменьшить накопление жира. «После удаления Митча мы каждые несколько часов проверяли влияние на более чем 100 веществ, участвующих в метаболизме клеток человека», — объясняет Чурасия. «Мы наблюдали увеличение клеточного дыхания — процесса, в котором клетка производит энергию из питательных веществ с использованием кислорода. Это объясняет повышение мышечной выносливости в предыдущих экспериментах на мышах».
Жир как основное топливо
Поскольку изменённым клеткам требовалось больше энергии, они увеличили потребление доступных источников топлива. Исследователи наблюдали большее расщепление жиров, углеводов и аминокислот. Особенно значительным был сдвиг в выработке энергии: обычные клетки в основном используют углеводы и белки, но клетки без Митча гораздо больше полагались на жир как на основное топливо. «Мы обнаружили, что удаление Митча привело к значительному снижению количества жиров в мембранах, — говорит Гросс. — В то же время мы увидели увеличение жирных веществ, используемых для производства энергии, и поняли, что жир расщепляется из мембраны, чтобы использоваться как топливо. Другими словами, мы показали, что Митч определяет судьбу жира в клетках человека».
Блокирование образования новых жировых клеток
Исследователи обнаружили ещё один важный эффект удаления Митча. Предыдущие исследования показали, что у женщин с ожирением уровень Митча повышен. Это побудило команду проверить, влияет ли Митч на образование новых жировых клеток, которые происходят из клеток-предшественниц. В нормальных условиях эти незрелые клетки накапливают жир и превращаются в зрелые жировые клетки в процессе дифференцировки. Когда Митч был удалён из клеток-предшественниц, эта трансформация стала гораздо более сложной. «Когда мы удалили Митч из клеток-предшественниц, мы обнаружили, что среда, созданная в этих клетках, не способствует синтезу новых жиров, — объясняет Гросс. — Снижение способности синтезировать мембраны препятствует росту, развитию и достижению состояния, в котором возможна дифференцировка. Процесс накопления жира требует большого количества доступной энергии, но в клетках без Митча наблюдается нехватка энергии. Кроме того, подавляется экспрессия генов, необходимых для дифференцировки. В результате снижается дифференцировка новых жировых клеток и накопление жира».
Потенциал для новых методов лечения ожирения
Хотя работа проводилась на клетках и пока далека от применения в терапии, результаты выявляют мощный биологический путь, влияющий как на использование энергии, так и на накопление жира. Увеличивая сжигание жира и одновременно ограничивая образование новых жировых клеток, воздействие на Митч может в конечном итоге дать исследователям новую стратегию борьбы с ожирением. Открытие также может помочь решить одну из самых серьёзных проблем современной терапии по снижению веса: сохранение здоровых мышц при уменьшении лишнего жира. В исследовании участвовали учёные из Института науки Вейцмана, Пенсильванского университета и Техасского университета в Сан-Антонио.
