Ученые нашли белковый «переключатель», который помогает сжигать жир

Ученые обнаружили белок, который может сыграть важную роль в разработке новых подходов к лечению ожирения. Речь идет о белке MTCH2, получившем прозвище Mitch. Исследователи выяснили, что его отключение в человеческих клетках усиливает сжигание жиров, повышает расход энергии и затрудняет образование новых жировых клеток. Современные препараты для снижения веса уже изменили подход к лечению ожирения и помогают многим людям заметно худеть.

Однако у таких лекарств есть важный недостаток: вместе с жировой тканью у пациентов может уменьшаться и мышечная масса. Поэтому ученые продолжают искать механизмы, которые позволили бы снижать количество жира, сохраняя при этом мышцы и нормальный обмен веществ. Новая работа исследователей из Института науки Вейцмана указывает на возможное направление для таких разработок. В исследовании, опубликованном в журнале *EMBO Journal*, ученые показали, что белок Mitch участвует в управлении энергией внутри клетки и влияет на то, будет ли жир накапливаться или использоваться как топливо.

Интерес к этому белку возник не случайно. Несколько лет назад профессор Атан Гросс и его коллеги заметили необычный эффект у мышей. Когда выработку Mitch подавляли в мышечной ткани животных, мыши становились более подтянутыми, выносливыми и устойчивыми к ожирению. У них формировалось больше мышечных волокон, которые активно потребляют кислород и связаны с лучшей физической формой.

Такие животные лучше справлялись с нагрузочными тестами и демонстрировали улучшение работы сердца. Это открытие поставило перед исследователями важный вопрос: каким образом отключение одного белка может одновременно защищать от ожирения и повышать выносливость? Ответ ученые стали искать в митохондриях — небольших структурах внутри клеток, которые часто называют клеточными электростанциями. Именно митохондрии производят энергию, необходимую для работы организма, и играют ключевую роль в обмене веществ. Форма и организация митохондрий многое говорят о том, как клетка получает энергию.

Иногда митохондрии соединяются в крупные сети, что позволяет им работать эффективно. В других случаях они остаются разделенными на более мелкие единицы. Такая система менее эффективна, и клетке приходится расходовать больше топлива — жиров, углеводов и белков, — чтобы получить нужное количество энергии. Команда профессора Гросса выяснила, что Mitch помогает контролировать слияние митохондрий. Иными словами, этот белок влияет на то, насколько эффективно клетка производит энергию. Если Mitch убрать, митохондриальная сеть распадается на отдельные элементы, а производство энергии становится менее эффективным.

На первый взгляд это может показаться плохим признаком. Но с точки зрения борьбы с накоплением жира такая «неэффективность» может работать в пользу организма. Клетки, которым сложнее производить энергию, вынуждены потреблять больше топлива. А значит, они начинают активнее расходовать жиры и другие энергетические запасы. В новом исследовании, которое возглавила аспирантка Сабита Чоурасия, ученые с помощью методов генной инженерии удалили белок Mitch из человеческих клеток. После этого они в течение нескольких часов наблюдали, как меняется работа более чем 100 веществ, участвующих в клеточном обмене. Результаты оказались заметными. В клетках без Mitch усилилось клеточное дыхание — процесс, при котором клетка производит энергию из питательных веществ, включая жиры и углеводы, с использованием кислорода.

Это может объяснить, почему в прежних экспериментах у мышей повышалась мышечная выносливость. Исследователи также обнаружили, что клетки без Mitch начали активнее расщеплять жиры, углеводы и аминокислоты. При этом изменился и сам выбор источника энергии. Обычные клетки чаще опираются на углеводы и белки, тогда как клетки без Mitch значительно сильнее зависели от жиров. По словам профессора Гросса, удаление Mitch привело к заметному снижению количества жиров в клеточных мембранах. Одновременно увеличилось количество жировых веществ, которые использовались для производства энергии. Это означает, что жир буквально извлекался из мембран и отправлялся на сжигание.

Ученые сделали вывод, что Mitch помогает определять судьбу жира в человеческих клетках: будет ли он храниться или использоваться как топливо. Но на этом эффект не закончился. Исследователи выяснили, что Mitch влияет не только на сжигание жира, но и на образование новых жировых клеток. Ранее было показано, что у женщин с ожирением уровень этого белка может быть повышен. Поэтому команда решила проверить, участвует ли Mitch в процессе созревания жировых клеток. Жировые клетки образуются из клеток-предшественников. При определенных условиях такие незрелые клетки начинают накапливать жир и постепенно превращаются в полноценные клетки, предназначенные для его хранения. Этот процесс называется дифференцировкой. Когда ученые удалили Mitch из клеток-предшественников, превращение в новые жировые клетки стало значительно сложнее.

В таких клетках возникала среда, неблагоприятная для синтеза новых жиров. Из-за нехватки энергии и подавления генов, необходимых для созревания, клетки хуже росли, хуже развивались и не могли нормально перейти к накоплению жира. Таким образом, отключение Mitch давало двойной эффект: клетки активнее сжигали жир и одновременно хуже превращались в новые жировые клетки. Это делает белок MTCH2 потенциально интересной мишенью для будущих исследований ожирения. Пока речь не идет о готовом лечении.

Работа проводилась на клеточных моделях, и ученым еще предстоит выяснить, можно ли безопасно воздействовать на этот механизм в организме человека. Тем не менее открытие показывает важный биологический путь, который связывает расход энергии, работу митохондрий, сжигание жира и образование жировой ткани. В перспективе воздействие на Mitch может стать основой для новых методов борьбы с ожирением. Особенно важно то, что такой подход теоретически может помочь уменьшать жировые запасы, не ухудшая состояние мышц. А это остается одной из главных задач современной терапии снижения веса.

• Новый калькулятор покажет, стоит ли бояться побочных эффектов статинов
• У почек нашли скрытую систему экономии воды
• Медицинская помощь в США становится менее доступной
• Кто полетит на Artemis 3 NASA готовится объявить экипаж одной из самых важных миссий нового лунного проекта
• Новый способ наблюдения за кровотоком мозга во время операций может предотвратить инвалидность и спасти жизни
• Учёные впервые заглянули внутрь живых стволовых клеток и увидели, как начинается старение
• Учёные заблокировали белок, который помогает болезни Паркинсона распространяться по мозгу
• Белок восстановления ДНК может стать ключом к новым методам лечения рака