Учёные нашли у мышей молекулярный “переключатель”, который запускает скрытую систему сжигания энергии в буром жире. Это открытие может в будущем помочь в разработке новых подходов к лечению заболеваний костей.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Бурый жир отличается от белого. Белый жир в основном запасает энергию, а бурый — сжигает калории, чтобы вырабатывать тепло. Долгое время считалось, что этот процесс зависит от одного главного биологического пути. Но позже исследователи обнаружили, что рядом с ним работает ещё один механизм. До сих пор было неясно, что именно его включает.
Команда под руководством Lawrence Kazak из Rosalind and Morris Goodman Cancer Institute при McGill University нашла этот молекулярный триггер. Речь идёт об альтернативной системе выработки тепла, известной как бесполезный креатиновый цикл.
Когда организм попадает в холод, он начинает расщеплять накопленный жир, чтобы производить тепло. В ходе этого процесса выделяется глицерол — молекула, связанная с обменом жиров.
Работая вместе со структурным биологом Alba Guarné, исследователи выяснили, что глицерол связывается с ферментом TNAP в особой области, которую они называют “глицероловым карманом”. Именно это взаимодействие и активирует альтернативный путь выработки тепла.
По словам Kazak, это первый случай, когда учёным удалось определить, как включается альтернативный механизм производства тепла, независимый от классической системы. Теперь исследователи лучше понимают, как разные системы сжигания энергии могут работать вместе, помогая телу поддерживать нужную температуру.
Но самое интересное в этой работе может быть связано не только с обменом веществ и ожирением. Учёные считают, что ближайшее значение открытия может касаться здоровья костей.
Причина в том, что фермент TNAP уже хорошо известен своей ролью в формировании костей. Он необходим для кальцификации — процесса, который помогает строить и поддерживать крепкую костную ткань.
Если активность TNAP снижена из-за мутаций, это может приводить к гипофосфатазии — редкому заболеванию, которое иногда называют болезнью “мягких костей”. Оно может вызывать переломы, хроническую боль и нарушения развития скелета. Некоторые наследственные мутации сделали это заболевание более распространённым в отдельных регионах Канады, включая Квебек и Манитобу.
Изучая мутации TNAP в лабораторных экспериментах, учёные обнаружили важную связь: тот же молекулярный переключатель, который участвует в работе энергосжигающих жировых клеток, напрямую влияет и на клетки, отвечающие за минерализацию и укрепление костей.
Исследование продолжает более ранние работы Marc McKee из McGill University и José-Luis Millán из Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute. Их предыдущие исследования помогли создать первую в своём классе ферментозаместительную терапию для пациентов с гипофосфатазией, у которых нарушена работа фермента TNAP.
McKee считает, что открытие может привести к новому типу лечения. Идея в том, чтобы усиливать активность фермента TNAP через его “глицероловый карман” с помощью природных или синтетических биоактивных соединений. В перспективе это могло бы помочь восстановить нарушенную минерализацию костей до здорового уровня.
Исследователи уже нашли десятки возможных кандидатов для будущего изучения.
