系统解析胆固醇和脂质稳态的功能基因：发现 γ- 谷氨酰转移酶 GGT7 的关键作用

为探究脂质或胆固醇稳态的分子基础，研究人员整合多组学技术，发现 GGT7 是重要调控因子，意义重大。

　　胆固醇，这个在哺乳动物体内含量丰富的神秘分子，就像一把双刃剑，在生理和病理过程中都扮演着极为重要的角色。它不仅是真核细胞膜的主要组成部分，还参与许多生物活性分子的合成，如胆汁酸和类固醇激素；同时，它还能与蛋白质共价结合，调控关键信号通路。然而，一旦胆固醇或脂质稳态被打破，就如同打开了 “潘多拉魔盒”，会引发一系列严重的健康问题，像动脉粥样硬化性心血管疾病、神经退行性疾病以及癌症等。尽管科学家们已经发现了一些与胆固醇代谢相关的关键基因和信号通路，部分还成为了治疗心血管疾病的药物靶点，可仍有大量潜在的功能基因等待挖掘。而且，随着研究的深入，越来越多的人类遗传变异与胆固醇和脂质代谢及心血管疾病相关联，但这些变异背后的功能性基因还未明确。在这样的背景下，东北大学的研究人员开启了一项意义非凡的研究，其成果发表在《Genome Biology》上，为解开胆固醇和脂质代谢的谜题带来了新的曙光。

研究人员综合运用多种前沿技术，包括高通量 CRISPR 筛选、RNA 测序、人类遗传变异关联分析以及蛋白质组学和代谢组学分析，系统地梳理与胆固醇和脂质代谢相关的基因。

在研究过程中，研究人员首先利用 CRISPR 技术进行基因编辑。他们推测胆固醇生物合成和摄取的两个关键调节因子 HMGCR 和 LDLR 可能存在合成致死相互作用。于是，在肝 HepG2 细胞和宫颈癌细胞系 HeLa 细胞中，研究人员分别用独立的单向导 RNA（sgRNA）敲除 HMGCR 或 LDLR。结果发现，同时干扰这两个基因时，细胞活力显著下降，这一现象在使用 HMGCR 的抑制剂洛伐他汀处理 LDLR 敲除细胞时也得到了证实。基于此，研究人员设计了多个基于细胞活力的合成致死 CRISPR 筛选实验，在不同细胞系中寻找与关键胆固醇调节因子或通路存在遗传相互作用的基因。通过这些筛选，研究人员发现了许多潜在的胆固醇调节基因，并且不同细胞系中的筛选结果既有共性又有差异，表明不同细胞维持胆固醇稳态的方式存在差异。

接着，研究人员进行转录组分析。他们对不同基因敲除的 HepG2 细胞和 HeLa 细胞进行 RNA 测序，寻找差异表达基因（DEGs）。结果发现，在这些基因敲除细胞中，有很多共同的 DEGs，说明它们在维持胆固醇稳态方面有着共同的作用。同时，研究人员还发现，HMGCR 敲除细胞的 DEGs 与双敲除细胞更为相似，暗示胆固醇生物合成在调节细胞内胆固醇水平方面比摄取途径更为关键。此外，研究人员还比较了不同条件下的转录组，如固醇剥夺条件和 SREBF2 敲除条件，进一步筛选出了潜在的胆固醇调节基因。

随后，研究人员开展整合多组学分析。他们对 LDLR/HMGCR 双敲除的 HepG2 细胞进行蛋白质组学分析，发现上调的蛋白质中与 RNA 测序中 DEGs 的重叠部分较多，且这些上调的蛋白质主要富集在与固醇或胆固醇生物合成相关的功能术语中。同时，研究人员还通过公共数据库和文献整理，获得了与脂质相关性状或心血管疾病相关的基因列表。综合 CRISPR 筛选、RNA 测序、蛋白质组学和人类遗传分析的数据，研究人员发现了一个名为 GGT7 的基因，它在所有四类数据中都出现，此前却未被发现与胆固醇或脂质调节有关。

进一步研究发现，GGT7 编码一种 γ - 谷氨酰转移酶，参与谷胱甘肽代谢和氨基酸的转肽作用。在细胞实验中，敲除 GGT7 会显著降低细胞内胆固醇水平，影响多种脂质的代谢，还会改变许多胆固醇调节基因的表达。机制研究表明，GGT7 可能通过与肌动蛋白依赖的运动蛋白 MYH10 相互作用，调节低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的摄取。在小鼠实验中，构建全身 Ggt7 敲除小鼠模型后发现，敲除 Ggt7 会导致小鼠血清胆固醇水平降低，尤其是在高脂高胆固醇（HFHC）饮食条件下。在小鼠大脑中，Ggt7 敲除还会引起总胆固醇和甘油三酯（TG）水平下降，这表明 Ggt7 在小鼠胆固醇和脂质稳态中起着重要作用。

综上所述，该研究整合多种高通量技术，系统地梳理了胆固醇调节基因，为相关研究领域提供了宝贵的数据资源。同时，研究人员验证了 γ - 谷氨酰转移酶 GGT7 是胆固醇和脂质代谢的新型调节因子，这一发现将肝脏损伤指标与胆固醇和脂质稳态联系起来，为心血管疾病的诊断和治疗开辟了新的方向。不过，目前的研究也存在一些局限性。例如，CRISPR 筛选结果可能受多种因素影响，研究主要在有限的细胞模型中进行，小鼠模型不能完全反映人类 GGT7 基因的体内功能，且未深入探究 GGT7 的详细分子机制。未来，还需要更多的研究来深入探索 γ - 谷氨酰转移酶与胆固醇稳态之间的潜在联系，尤其是在心血管疾病的背景下，这将为开发新型治疗方法提供更坚实的理论基础。