甘油三酯脂肪酶

研究方法及研究思路
2002年，Haemmerle等发现，在HSL基因敲除情况下，甘油三酯 脂解下降仅为40％，而甘油二酯大量堆积，推测可能存在另一种 酶对甘油三酯分解具有作用。 敲除HSI基因的小鼠体重未见异常增加，且保留了基础和异丙肾 上腺素刺激下脂肪分解的能力，基因敲除小鼠出现脂肪细胞内甘 油二酯堆积。并研究发现HSI与甘油二酯作用的特异活性是其与 TG的1O倍，提示存在其他甘油三酯脂肪酶。
有研究指出ATGL单核苷酸多态性与游离脂肪酸、血糖水平、 2型糖尿病相关，ATGL基因突变可使2型糖尿病的发病率增加 2.65倍。最近也有研究发现胰岛素量和胰岛素抵抗程度与 ATGL呈负相关。另有文献报道ATGL在肥胖及胰岛素抵抗者骨 骼肌中呈低水平表达，并与甘油三酯呈负相关，与上述研究 基本相符 。以上都证实了ATGL与肥胖、2型糖尿病有着直接 或间接的联系，ATGL可能作为始动因素参与肥胖、2型糖尿 病的发生和发展。
此外，ATGL转录后水平受到怎样的调节机制，如何确立ATGL活 性所需的磷酸化作用途径等都将是今后重要的研究方向。大量的 研究表明，ATGL在脂代谢中的关键作用可能与肝脂肪变性、胰 岛素抵抗及其它代谢并发症存在着内在联系。
文章在组成结构上与其他文献的异同
首先，作为普通的文献，一般可分为以下几个结构，介绍， 实验材料和方法，实验结果和讨论与分析。这几个部分相对 来说练习都是不太大的，都是中规中矩的切合主题的。但是 这篇文章却打破了这些结构，从一开始的introduction 开始 引出问题，然后带领读者一步一步的发现进而证实ATGL的存 在和其生物学活性，将文章通过作者的思路和研究方法联系 起来，并且将作者自己的观点和讨论融入到里面。但是全文 看起来又是和一般的文献一样有理有据。
文献中未解决的问题及将来的研究方向
有关ATGL激活机制的研究发现，在白色脂肪组织HSL缺乏或抑制 条件下，机体仍会表现出激素刺激下的脂解反应，这提示我们 ATGL的活化也是直接或间接通过激素信号途径实现的。但是进 一步的研究发现，ATGL激活的分子学机制与HSL也存在一定差异， 首先与HSL不同的是在基础状态和激活状态下脂滴处的ATGL没有 差别；另外，虽然ATGL也可被磷酸化，但不是以PKA为目标，因 此，有关ATGL激活及促脂解的分子学机制还需要研究。
表明了ATGL有酶促活性 放射性标记的脂质底物的活性测定
证实
ATGL的转染COS-7细胞的细胞质组分只有TG水解酶（增加3.7 倍）发现了增长。
ATGL是一个TG水解酶。
和小鼠ATGL一样，人类ATGL也对放射性标记的TG基板和约 束的脂肪酶抑制剂表现出明显的脂肪分解活性。
研究方法及研究思路
ATGL的低DG水解酶的活性也在我们测得的脂解反应产物的相对 丰度的实验中证实。
ATGL在脂肪细胞能明显增强基本和异丙肾上腺素刺激的脂解。
考虑到PKA在调控脂肪细胞脂肪分解的核心作用，我们测试了 ATGL是否是PKA-介导磷酸化的一个目标
ATGL可以被磷酸化，但相反的是，HSL的这种修改没有通 过PKA介导。
结合已有研究后认为，ATGL对甘油三酯的特异性比甘油二酯高， 它分解甘油三酯的能力比HSL强，而HSL在甘油二酯分解为甘油 一酯和脂肪酸过程中具有重要作用，最后在甘油一酯酶作用下 完全分解为甘油和脂肪酸。从这个理论来看，ATGL不仅在甘油 三酯分解过程中起主要作用，而且甘油三酯分解产生的甘油二 酯是HSL促脂解的主要底物。无论在基础条件下还是在刺激条 件下，ATGL活化对脂肪组织脂解具有重要作用，HSL是甘油三 酯脂解的限速酶的观点受到了挑战。
理论价值和潜在临床应用价值
• ATGL在脂肪组织中功能研究
ATGL在脂肪组织中的作用与HSL功能研究密不可分。
Villen等将小鼠标记HSI的cDNA转染COS-7细胞，发现细胞中 的甘油三醋、胆固醇酷等被分解为FFA，而在COS-7细胞超表 达ATGL时，发现增加了培养基中的FFA，降低了胞内TAG的储 存量，而磷脂的含量变化不大，Lake等研究显示，293HEK细 胞中超表达ATGL时，TAG变化与上述相同。
随后该课题组在2004年发现了这个后来被命名为ATGL的脂肪酶 (一个在脂肪组织高度表达的54kDa的486氨基酸蛋白)。随后的一 系列研究不仅证实ATGL在基础状态和应激状态具有促进脂解作 用,而且发现与HSL缺乏动物相比，ATGL缺乏动物更易肥胖， ATGL缺乏可导致来自白色脂肪组织的脂肪酸减少75％以上，甘 油三酯在组织和器官快速积累，导致代谢异常。
脂肪分解的实验中，HSL感染细胞胞浆提取物中没有观察到DG 积累。
使用联合提取剂的LacZ-,ATGL-,和HSL-转染细胞的三油酸甘 油酯的水解作用试验证实ATGL和HSL在酯解级联中有底物特 异性。
研究方法及研究思路
为了确定脂肪酶的细胞内定位将在脂质小滴上参与到 TG动员 是否对ATGL 适用，我们构造了一个腺病毒载体[编码His标记 的小鼠ATGL]并在分化的第八天用它来感染3T3-L1脂肪细胞。
文献中未解决的问题及将来的研究方向
近年来，应用基因敲除及突变模型等技术，人们对ATGL的生物 学功能及调控机制有了较多的认识，发现其不仅在脂肪组织脂解 过程中扮演关键脂肪酶，而且在非脂肪组织脂质和能量代谢过程 中也起到了重要的作用。作为一个重要的调控脂解蛋白分子， ATGL在细胞内受到精密的网络调节，激素、CGI．58、GOS2及 脂滴相关蛋白等均参与其中，从转录水平、翻译后水平等对 ATGL表达及活性进行着复杂的调控，但它们调控ATGL的具体作 用机制目前仍不清楚。
理论价值和潜在临床应用价值
• ATGL与肥胖、糖尿病的关系
随着人们膳食结构的改变，一些代谢紊乱性疾病的患病率不 断攀升。ATGL在脂肪分解代谢中的作用日益凸显，它与脂代 谢紊乱性疾病的紧密关系逐渐被人们认知。Langin 研究发现 肥胖者ATGL表达量低于正常人。ATGL mRNA表达下降可引 起肥胖，提示ATGL表达水平与肥胖密切相关 。肥胖是糖尿病 发病的独立危险因素，许多横向调查证实在同样人群中，肥 胖与糖尿病的发病率有一定相关性。胰岛素抵抗是肥胖和糖 尿病的共同发病机制。
ATGL、HSL
HSL
TG
甘油二酯
三酰甘油水解酶-2 +FFA
甘油一酯+FFA
甘油+FFA
单酰甘油脂酶
背景知识
• 脂肪动员过程
围脂滴蛋白A包围在脂滴表面，保护脂滴中的TG不被水解。 儿茶酚胺作用于肾上腺素受体，使腺甘酸环化酶活性增高， 导致环磷酸腺苷(cAMP)增多，蛋白激酶A(PKA)被激活，磷酸 化围脂滴蛋白A和HSL。磷酸化的围脂滴蛋白A破坏脂滴表面 的分子屏障，使得磷酸化的HSL移位到脂滴表面，发挥其功 能。ATGL也可被磷酸化，但其磷酸化不是通过PKA途径， PKA通过磷酸化围脂滴蛋白A间接影响ATGL。CGI-58为 ATGL的共激活因子，内源性CGI-58与围脂滴蛋白结合，包被 在脂滴表面，PKA通路激活时，围脂滴蛋白磷酸化后失去和 CGI-58结合的能力，CGI一58脱离脂滴与ATGL结合，使 ATGL的活性提高近20倍。
但随着TG在不同组织的沉积，不仅加重胰岛素抵抗，而且引 起糖代谢和脂代谢的异常 。还有研究发现，皮下和内脏脂肪 组织ATGL mRNA的表达量与空腹胰岛素水平及胰岛素敏感性 相关。通过测定2型糖尿病患者的血清ATGL水平发现，2型糖 尿病患者的血清ATGL 显著升高 。
理论价值和潜在临床应用价值
• ATGL与肥胖、糖尿病的关系
研究方法及研究思路
筛选小鼠和人类的基因和蛋白质数据库，再将该蛋白质的结构对 应到已知脂肪酶,备选项目都进行了[TG-水解酶在小鼠脂肪组织中 的活性和表达]的分析。只有一个以前未曾描述过的酶符合这些要 求，即
研究方法及研究思路
• 调查是否 ATGL 水解中性脂成分
转染 Western免疫印迹技术 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE ）分析 荧光自显影
在Zimmermann等研究中表明，ATGL在3T3-Ll脂肪细胞中 超表达使甘油和FFA的释放量都增加，并在HSL基因敲除鼠 中进一步发现，ATGL拥有75%酞基水解酶活性，这说明 ATGL参与脂肪组织的脂解过程。
理论价值和潜在临床应用价值
• ATGL在脂肪组织中功能研究
2006年，Schweiger等通过采用敲除ATGL基因或者HSL基因 的突变小鼠模型，以及应用HSL分子抑制剂HSL(76-0079)研 究发现，HSL(76-0079)对HSL基因敲除小鼠的TAG脂解过程 没有太大影响，相反基本中断了ATGL基因敲除小鼠体内游离 脂肪酸动员过程;并随后进一步证实，ATGL和HSL在小鼠白色 脂肪组织中共拥有95%TAG水解酶活性，这表明两者均为 TAG分解过程的关键脂肪酶，同时也说明TAG脂解过程可能还 需要少量已知或未知水解酶类的参与，具体机制还需进一步 探索。
百度文库
综上所述
ATGL作为一个新的脂肪代谢调节关键酶为深入研究脂肪分解通 路翻开了崭新的一页，ATGL可能是今后研究开发调控脂肪分解 新药的靶点。将来有待于研究的领域很多，如ATGLmRNA表达 水平受禁食／进食、糖皮质激素和TNF一0l等多种因素影响的机 制，ATGL发挥作用的具体机制等，期待着开展该领域的一系列 研究，为预防肥胖、糖尿病等糖脂代谢紊乱性疾病提供重要的 依据。
生物化学阅读研讨汇报
制作人：张桓侨
甘油三酯脂肪酶
背景知识
1
2 研究方法及研 究思路
ATGL
3
5 献构文 的上章 异与在 同其组
他成 文结
背景知识
• 脂肪动员过程
甘油三酯(TG)的水解是一系列有序调控的过程，TG首先被 ATGL、HSL和三酰甘油水解酶-2水解成甘油二酯和游离脂肪 酸(FFA)；其次，甘油二酯被HSL水解成甘油一酯和FFA,最后， 甘油一酯被单酰甘油脂酶水解成甘油和FFA。在这一过程中， 围脂滴蛋白和CGI一58(comparativegeneidentification-58)也起着 关键作用。
thanks
理论价值和潜在临床应用价值
• 关于ATGL 、HSL与PLIN 的临床研究
临床研究发现，PLIN在肥胖症患者体内的表达降低，肥胖患 者皮下脂肪组织中HSL mRNA 的表达和HSL的最大脂解能力 都减少。我国学者通过对55例住院患者切取脂肪组织检测发 现，胰岛素抵抗状态时人皮下脂肪组织中ATGL和HSL的表达 减低，在早期可减少脂肪分解和FFA 的产生，减轻胰岛素抵 抗。