脂肪细胞分化障碍可导致脂肪组织功能损伤,与胰岛素抵抗、肥胖、糖尿病等内分泌疾病的发生密切相关。实验室前期研究发现,无机焦磷酸水解酶1(PPA1)在脂肪细胞分化过程中发挥着重要的作用。表现为在3T3-Ll细胞分化为成熟脂肪细胞的过程中,PPAl表达逐渐升高。而PPAl的干扰可以显著降低3T3-L1细胞的分化效率,进一步的机制研究提示PPA1的干扰可能造成了线粒体功能损伤,进而影响了脂肪分化。本研究旨在动物和细胞水平上对PPAl在脂肪细胞分化中的功能及作用机制进行深入的探讨。首先,我们在模式动物果蝇的脂肪体中特异性干扰了PPA1的同源基因Nurf38,获得脂肪体特异性干扰Nurf38的果蝇品系31341,其干扰效率为67%左右。结果发现,Nurf38干扰品系的果蝇幼虫体积明显小于对照组,脂肪体中脂滴体积明显减小,并且大小不均一。通过激光共聚焦3D技术统计不同直径的脂滴,结果显示干扰组果蝇幼虫脂肪体中脂滴数量明显减少。同时,电镜结果表明干扰组脂肪体的线粒体出现大小不均一、形态异常及体积变小等。这些结果再次表明PPA1可能通过影响线粒体的形态和功能进而影响了脂肪细胞的分化。在细胞水平,我们发现PPAl的干扰使得分化过程中线粒体DNA的含量显著下降,只有对照组的60%左右,同时ATP生成量减少至只有对照组的66%左右。而免疫荧光实验发现PPA1只有少部分定位于线粒体。为了进一步探讨PPA1的表达水平与线粒体功能之间的关系,我们对PPA1启动子区序列进行分析,发现线粒体核呼吸因子1(NRF1)可能参与了对PPA1转录活性的调控。依次采用双报告荧光素酶实验和染色质免疫共沉淀实验(ChIP),结果发现NRF1可以结合在PPA1启动子区的下游10 bp至下游21 bp之间,对其转录活性发挥着重要的调控作用。进一步在分化的不同阶段进行ChIP检测,结果显示NRF1对PPA1的转录调控作用在3T3-L1细胞整个分化过程中持续存在。为了明确NRF1是否通过调控线粒体功能进而影响脂肪细胞分化,我们首先检测了高脂饮食小鼠皮下白色脂肪中NRF1的表达情况,结果显示高脂可造成小鼠皮下脂肪细胞分化障碍,表现为PPAR-γ表达下调,此时NRF1的表达水平也同样下降。而在3T3-L1细胞中,随着分化的进行NRF1的表达逐渐升高。干扰NRF1后,3T3-L1细胞出现明显的分化障碍,表现为成熟脂肪细胞数量减少,体积缩小且形状不均一等。综上所述,我们发现NRF1对PPA1存在转录调控作用,干扰NRF1可引起脂肪细胞分化障碍。这为NRF1以及PPA1的功能研究以及线粒体损伤对脂肪分化的影响提供新的理论依据。