背景
肠道微生物群调控哺乳动物的脂质吸收、代谢和储存。我们发现，微生物群通过抑制小肠上皮细胞中长链非编码RNA (lncRNA) Snhg9 (小核仁RNA宿主基因9)的表达来重编程小鼠肠道的脂质代谢。Snhg9通过将PPARg抑制剂sirtuin 1与细胞周期和凋亡蛋白2 (CCAR2)分离来抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ (PPARγ) (一种脂质代谢的中心调控因子)的活性。Snhg9在常规小鼠肠上皮中的强制表达可损害脂质吸收，减少体脂，并对饮食诱导的肥胖有保护作用。微生物群通过包括髓样细胞和3型固有淋巴样细胞的免疫接力抑制Snhg9的表达。因此，我们的发现确定了lncRNA在微生物控制宿主代谢中的一个意想不到的作用。
简介
2023年8月25日，来自中国浙江大学医学院的Yuhao Wang及其团队在Science (IF: 56.9)杂志上发表名为The gut microbiota reprograms intestinal lipid metabolism through long noncoding RNA Snhg9的研究[1]。
主要结果
lncRNA Snhg9与CCAR2结合
接下来，我们试图阐明Snhg9的生物学功能。由于其他lncRNAs可以结合并调控蛋白质的活性，因此我们在小肠上皮细胞中筛选snhg9与蛋白质的相互作用。我们使用体外转录的Snhg9或反义Snhg9，在上皮细胞裂解物中进行了RNA-蛋白质下拉试验。质谱鉴定出最丰富的相互作用蛋白为细胞周期和凋亡蛋白2 (CCAR2；也被称为乳腺癌缺失基因1或DBC1) (图2A和B)。这一发现得到了免疫印迹检测Snhg9沉淀蛋白中的CCAR2的支持 (图2C)。
为了检测Snhg9是否直接与CCAR2结合，我们使用体外转录的Snhg9和重组的CCAR2进行了下拉试验。与我们在上皮细胞裂解物中的发现一致，Snhg9 RNA可沉淀重组CCAR2，但反义Snhg9 RNA或polyA RNA不能沉淀重组CCAR2 (图2D)，这表明CCAR2直接与Snhg9 RNA结合。此外，Snhg9突变影响了与CCAR2的结合。Snhg9序列中间28个核苷酸的缺失并不影响Snhg9 RNA与CCAR2的结合。然而，3′和5′区域的24个核苷酸缺失减少了结合，这些位点靶向Snhg9二级结构中的一个预测环 (图2E)。这些数据支持直接结合相互作用，并表明Snhg9是直接与CCAR2结合的蛋白结合lncRNA。
图2. lncRNA Snhg9与CCAR2结合
Villin-Snhg9转基因小鼠免受高脂肪饮食诱导的代谢紊乱
当喂食正常饲料时，Villin-Snhg9转基因小鼠的体重与野生型同窝出生的小鼠体重相似。然而，他们的体脂率和附睾脂肪垫重量降低，且他们有更强的葡萄糖耐量。当转换为高脂饮食10周后，与野生型同窝小鼠相比，Villin-Snhg9转基因小鼠的体重降低，总体脂肪百分比降低 (图4G)，附睾脂肪垫变小 (图4H)，肝脏脂肪变性减轻 (图4I)。他们的血清甘油三酯和游离脂肪酸也较低，葡萄糖耐量增加，胰岛素抵抗减轻 (图4J和K)。这些表型并非由食物摄入、体力活动、呼吸交换比例或微生物群组成改变引起的。
由于肠道Snhg9的表达受到微生物群的抑制，因此我们进一步评估了在Snhg9调控的脂质代谢中对微生物群的需求。当我们通过抗生素治疗耗尽微生物群时，喂食高脂饮食的野生型小鼠的体脂百分比降低，与Villin-Snhg9转基因同窝小鼠的体脂百分比相似 (图4L)。这与抗生素治疗小鼠中Snhg9表达增加一致。为了进行比较，我们通过CRISPR-Cas9介导的基因打靶产生了Snhg9-/-小鼠。虽然Snhg9-/-小鼠的体重和体脂百分比与正常饮食喂养的野生型同窝小鼠相似，但在高脂饮食喂养下，它们的体脂百分比和体重增幅增加，即使抗生素耗尽了它们的微生物群 (图4M)。这些数据支持以下结论：微生物群在一定程度上通过抑制肠道Snhg9表达促进体脂积累。
图4. Villin-Snhg9转基因小鼠的脂质吸收减少，并保护其免受高脂肪饮食诱导的代谢紊乱
微生物群通过骨髓细胞ILC3接力抑制Snhg9的表达
细菌通过Toll样受体 (TLRs)及其共同的信号衔接子MyD88激活肠上皮细胞基因表达。与野生型对照相比，Myd88-/-小鼠的肠道Snhg9表达增加 (图5A)，这提示Myd88在微生物抑制肠道Snhg9表达方面是必需的。虽然上皮细胞Myd88对Snhg9表达的抑制并不重要 (图5B)，但在CD11c+细胞中选择性缺失Myd88的小鼠显示Snhg9表达升高 (图5C)，这提示CD11c+细胞在抑制Snhg9表达方面发挥作用。我们使用CD11c+细胞耗竭的小鼠模型 (白喉毒素受体 (DTR)从CD11c启动子表达)来验证这一想法。与对照组相比，通过施用白喉毒素选择性清除CD11c+细胞增加了Snhg9的表达 (图5D)。由于CD11c可标记髓系细胞 (包括树突状细胞和巨噬细胞)，因此这些结果表明，髓系细胞是微生物抑制肠道Snhg9表达所必需的。
图5. 微生物群通过骨髓细胞ILC3接力抑制Snhg9的表达
结论及展望
在这项研究中，我们发现Snhg9 RNA通过将SIRT1与CCAR2解离来调控PPARg活性，为lncRNA如何调控肠道脂质代谢提供了新的思路。这些发现促进了我们对复杂上皮细胞网络的理解，这些网络响应调控脂质代谢的微生物信号。最终，这些结果可以为通过靶向Snhg9和微生物群来治疗代谢性疾病提供策略。
原文链接
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade0522
参考文献
1.Wang Yuhao,Wang Meng,Chen Jiaxin et al. Snhg9The gut microbiota reprograms intestinal lipid metabolism through long noncoding RNA .[J] .Science, 2023, 381: 851-857.
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