脂肪分布候选基因Sarcospan通过表观遗传调控影响脂肪细胞脂质储存的机制研究

推荐：本研究针对肥胖相关代谢紊乱的遗传机制，通过CRISPR/dCas9系统靶向编辑Sarcospan(SSPN)基因启动子甲基化，结合人类脂肪组织队列分析，揭示SSPN在脂肪分布和葡萄糖稳态中的调控作用。尽管表观遗传编辑未显著改变脂肪生成，但大样本关联分析证实SSPN是代谢调控的关键候选基因，为肥胖精准治疗提供新靶点。

　　

肥胖及其伴随的代谢紊乱已成为全球健康危机，其中脂肪分布差异（如内脏脂肪堆积）与2型糖尿病、心血管疾病风险密切相关。尽管已知遗传因素调控脂肪分布，但具体分子机制仍不明确。近年研究发现，编码肌营养不良蛋白复合体成员的Sarcospan(SSPN)基因与腰臀比(WHR)、体脂率等显著相关，其启动子甲基化状态更与肥胖临床参数高度关联。然而，SSPN是否通过表观遗传机制直接调控脂肪细胞功能尚缺乏实验证据。

为此，德国糖尿病研究中心(DZD)联合莱比锡大学的研究团队在《Molecular and Cellular Endocrinology》发表重要成果。研究人员首先通过莱比锡肥胖生物样本库(LOBB)的1,479例人类脂肪组织样本，证实SSPN表达与腰围、空腹血糖(FPG)、C反应蛋白(CRP)等代谢指标显著相关；随后建立CRISPR/dCas9-DNMT3a表观遗传编辑系统，靶向诱导小鼠脂肪前体细胞中Sspn启动子高甲基化（增幅达35%），并结合siRNA敲降技术，系统评估其对脂肪生成的影响。

关键技术方法

1. 人类队列分析：采集LOBB中皮下(SAT)和内脏脂肪(VAT)样本，通过SMARTseq技术进行RNA测序；
2. 表观遗传编辑：构建dCas9-SunTag-DNMT3a系统，设计靶向Sspn启动子的gRNA；
3. 细胞模型：使用永生化小鼠附睾/腹股沟脂肪前体细胞，通过AdipoRed染色和qPCR监测分化过程；
4. 甲基化检测：焦磷酸测序定量目标CpG位点甲基化水平。

研究结果

SSPN人类脂肪组织mRNA表达与代谢特征的相关性
SAT中SSPN表达与髋围(r=-0.23)、HbA1_c
(r=-0.09)负相关，而与LDL(r=0.09)正相关；VAT中则与腰围(r=0.17)、体脂率(r=0.14)正相关，提示SSPN可能通过脂肪组织特异性机制调控代谢。

DNA甲基化升高对Sspn及脂肪生成基因表达的影响
尽管表观遗传编辑使Sspn启动子甲基化稳定增加35%，但qPCR仅显示Sspn表达轻微下降趋势（未达显著性），脂肪生成标志物C/EBPβ、PPARγ等表达也无显著改变。

DNA甲基化对脂肪细胞脂质含量的影响
荧光显微镜显示编辑组脂滴减少，但光谱定量未发现组间差异，表明SSPN甲基化可能仅轻微影响脂质储存。

siRNA诱导的Sspn敲降
虽然siRNA使Sspn表达降低达4倍，但同样未显著改变脂肪生成相关基因表达，提示在二维细胞模型中SSPN单独缺失不足以影响分化进程。

结论与意义
本研究首次通过表观遗传编辑证实，SSPN启动子甲基化虽可被精准调控，但其对脂肪生成的直接影响有限。然而，人类数据中SSPN表达与代谢参数的强关联性，暗示其可能通过细胞外基质(ECM)重构等三维微环境机制发挥作用。作者提出未来需建立3D培养或动物模型，以揭示SSPN作为跨膜蛋白与ECM的协同效应。该研究为理解脂肪分布遗传机制提供了新视角，SSPN仍是代谢疾病治疗的潜在靶点。

值得注意的是，德国团队Anne Hoffmann等发现SSPN调控存在脂肪 depot特异性，这与人类数据中SAT/VAT相关性差异相呼应。尽管当前细胞模型存在局限，但该研究建立的CRISPR/dCas9-DNMT3a技术体系为后续表观遗传研究提供了重要工具。正如通讯作者Peter Kovacs强调，结合多组学分析和更复杂的生理模型，将最终解开SSPN在代谢调控中的精确角色。