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肥胖症问题越来越受到世界关注,同时它还伴随发生心血管疾病和脂质代谢失常等疾病。通常肥胖患者血液内都呈现高水平leptin, leptin的抵抗是造成肥胖症的关键诱因之一,而细胞内多余的SOCS3又是造成leptin抵抗的主要原因。细胞负反馈调控因子SOCS蛋白参与细胞内各种信号通路的调控,SOCS1-SOCS7以及CIS这八个蛋白组成了SOCS3家族。通过对它们氨基酸序列比对发现：它们均包含一个SH2结构域和一个C端较保守的SOCS-box功能区域,这两个功能性结构域对SOCS家族成员十分重要,它们是SOCS蛋白调控细胞内各种信号通路的主要功能区域。SOCS3是一个重要的负反馈调节蛋白,它参与IL-6、leptin、促红细胞生成素和胰岛素等信号途径的调控。SOCS3蛋白能够通过自身的SH2结构与JAK家族的酪氨酸激酶结合直接抑制其酶活性或者SOCS3结合信号分子将其带入蛋白酶降解途径,从而抑制细胞内的信号通路。leptin是一个脂肪组织分泌的细胞因子,其功能是维持体内能量平衡和降低食物摄取量,它通过血脑屏障与位于下丘脑的受(体瘦素受体,简称OB-R)结合,引起STAT1和STAT3活化。磷酸化的STAT3能够诱导SOCS3基因表达。通常肥胖症患者血液中的leptin含量高,能长时间持续的刺激OB-R使得细胞内SOCS3过表达。SOCS3作为leptin信号通路负反馈机制,过剩的SOCS3和JAK结合直接抑制酶的活性,并且将JAK信号分子带入蛋白酶降解途径。SOCS3的基因敲除小鼠用高脂饲料喂养后,其体重和脂肪含量减轻,因此,SOCS3可能在能量代谢和脂肪酸氧化中扮演重要角色。然而,SOCS3调控目标蛋白的机制还研究得不够透彻。为了进一步研究SOCS3蛋白抑制细胞因子信号转导的机制和其潜在的肥胖症治疗功能,我们以表达纯化的HIS-SOCS3为诱饵蛋白利用噬菌体展示技术从人肝的cDNA文库中筛选能与其相互作用的短肽。通过对筛选出来的一条短肽的序列RGGVVTSNPLGF分析,我们发现该短肽序列与编码VLCAD蛋白C末端644-655位的12个氨基酸序列相同,暗示SOCS3与VLCAD艮可能具有相互作用。为了证明这一点,我们用酵母双杂交系统构建了两个表达质粒pGBKT7-SOCS3和pGADT7-VLCAD,共转化酵母菌AH109,我们发现,重组菌落能够在-Trp-Leu-His的平板上生长,β半乳糖苷酶显色实验阳性。实验结果充分证明SOCS3蛋白能与VLCAD蛋白相互作用。我们首次发现了超长链乙酰辅酶A (VLCAD)是一个重要的SOCS3结合蛋白。乙酰辅酶A脱氢酶属于线粒体中的黄素酶,具有催化脂肪酸β氧化起始反应的活性。细胞中存在四种不同乙酰辅酶A脱氢酶：短链乙酰辅酶脱氢酶(SCAD),中链乙酰辅酶脱氢酶(MCAD),长链乙酰辅酶脱氢酶(LCAD)和超长链乙酰辅酶脱氢酶(VLCAD)位于462位的GLU被认为是酶的重要活性中心。其中以VLCAD活性最强。通过氨基酸序列比较发现,这四种乙酰辅酶A脱氢酶的C-端都含有加长的25KD尾巴。当棕榈酸乙酰A作为酶的底物时,VLCAD的活性比LCAD高10倍。目前对这条25KD的特殊序列的功能还不了解。进一步,我们还通过体外GST pull-down实验和体内免疫共沉淀实验,验证了SOCS3蛋白与VLCAD蛋白的相互作用。为了深入研究这种相互作用的功能区,我们又将VLCADC端含有220个氨基酸的extra-peptide构建至真核表达载体pCMV-HA上,转染至小鼠巨噬细胞RAW264.7,用LPS刺激细胞,刺激时间依次为1h,2h,4h和8h,细胞裂解后Western blot检测蛋白的表达情况。我们发现,由于LPS的刺激诱导了SOCS3蛋白的表达,同时,相应的减少了VLCAD的表达,这意味着VLCAD的C端部分能够被SOCS3蛋白降解。其降解机制估计是由于SOCS3蛋白能够结合VLCADC端25KD的尾巴,并且将其带入到蛋白酶体降解途径。为了证明SOCS3蛋白参与VLCAD的降解而带来的减肥功效,我们合成了VLCADC末端的12个氨基酸短肽,将其从腹腔注射至昆明小鼠体内,每三天加强注射一次并称量小鼠体重,24天后我们观察到注射PBS的空白对照小鼠体重增加最为显著,注射随机十肽的对照小鼠体重增加次之,而注射VLCAD特异性12短肽的小鼠体重增加最为缓慢。同时我们还检测小鼠血液中的总甘油三脂(TG)和总胆固醇(TC)含量作为减肥的重要生理指标,我们发现注射VLCAD特异性12短肽小鼠的TG和TC含量比对照小鼠显著降低,具有一定的减肥作用。减肥功能的机制可能是由于合成的特异性12短肽在小鼠体内竞争性结合了SOCS3蛋白,从而释放更多的VLCAD酶分子,VLCAD是脂肪酸β氧化反应第一步的限速酶,因此加快了体内更多脂肪酸的代谢速度。而降低了老鼠的体重。综合以上结果,我们的研究首次证明了SOCS3蛋白与超长链乙酰辅酶A相互结合,结合的功能区是VLCAD-C末端12氨基酸。随着SOCS3与VLCAD-C末端25KD尾巴的结合而将VLCAD带入泛素化降解途径,影响VLCAD的正常功能而降低机体脂肪酸代谢。这可能是解释为什么肥胖症患者脂肪酸代谢缓慢的重要原因之一。我们认为,SOCS3是脂肪β氧化反应代谢重要负调控因子和治疗肥胖症潜在的药物作用位点。合成的VLCAD-C末端12氨基酸短肽也有可能成为治疗肥胖症的重要靶标药物。