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随着生活水平的提高，肥胖逐渐成为影响人类健康的另一主要因素，肥胖是由多因素引起的脂肪代谢性失衡症，以体内的白色脂肪细胞数量增多、体积增大，并在局部过度沉积为特点。相关研究表明白色脂肪的棕色化可有效治疗肥胖及相关疾病，但目前对白色脂肪棕色化的研究才刚刚起步。本研究为了探索白色脂肪棕色化的机理，通过转录组测序筛选得到Adra1a这一调控白色脂肪棕色化的关键基因，该基因编码肾上腺素α-1A受体，可介导心脏、神经及其他组织器官的信号传导，但目前对白色脂肪棕色化的作用机理还不清楚。因此，本研究以Adra1a为研究对象，结合体内外实验在组织形态学水平、分子生物学水平研究该基因在白色脂肪棕色化过程中的功能，同时利用转录组测序、KEGG信号通路富集及体外实验研究Adra1a调控白色脂肪棕色化的作用机理。主要研究结果如下：
一、Adra1a为影响白色脂肪棕色化的关键基因。(1)通过RNA-seq技术，分析筛选得到C57BL/6小鼠白色脂肪和棕色脂肪的差异表达基因99个。(2)q-PCR验证得到Adra1a、Cxcr5和Galnt6三个差异表达明显的候选基因，在白色脂肪和棕色脂肪细胞中过表达和干扰候选基因，通过q-PCR和WesternBlot技术在RNA水平和蛋白水平确定候选基因对白色脂肪棕色化的影响，最终筛选得到Adra1a为影响白色脂肪棕色化的重要基因。
二、细胞水平研究Adra1a基因在白色脂肪棕色化过程中的功能。(1)实验成功获得了C57BL/6小鼠白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞，分子生物学手段鉴定其符合白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞的特点，同时测定二者的增殖和分化能力，确保可以用于后续实验。(2)构建Adra1a的过表达载体并转染白色脂肪细胞，Adra1a过表达促进白色脂肪细胞中Ucp1、Cidea、Fndc5等棕色脂肪标记基因的表达，抑制Serpina3k、resistin、Asc1等白色脂肪标记基因的表达，同时抑制白色脂肪细胞的增殖和分化。(3)构建Adra1a的CRISPR/Cas9敲除载体并转染棕色脂肪细胞，Adra1a的敲除抑制棕色脂肪细胞中Ucp1，Prdm16和Cidea等基因的表达，同时抑制棕色脂肪的增殖与分化。细胞水平证实Adra1a基因可有效促进白色脂肪棕色化。
三、小鼠个体水平验证Adra1a过表达促进白色脂肪棕色化。(1)通过原核注射的方法得到Adra1a转基因小鼠，同时扩繁获得Adra1a转基因小鼠后代34只。(2)标准饲喂条件下，Adra1a转基因小鼠与野生小鼠相比，体内白色脂肪含量减少，且白色脂肪明显出现“多室”的棕色样脂肪形态特征。分子生物学检测表明，Adra1a过表达小鼠白色脂肪中棕色脂肪特异基因的表达增加，白色脂肪特异基因的表达减少。(3)Adra1a过表达小鼠与野生小鼠相比，体内棕色脂肪与白色脂肪比值显著增加且棕色脂肪含量增加，分子生物学检测表明，Adra1a过表达小鼠体内棕色脂肪中Ucp1，Prdm16和Pgc1α等基因的表达量显著提高。小鼠个体水平结果与细胞水平结果相互印证，表明Adra1a基因调控白色脂肪棕色化。
四、Adra1a调控白色脂肪棕色化的机制研究。(1)通过RNA-seq技术分析Adra1a过表达小鼠与野生小鼠的白色脂肪和棕色脂肪中的差异表达基因，对获得的差异基因进行GO功能富集及KEGG信号通路分析，预测得到4条Adra1a相关的调控白色脂肪棕色化的信号通路。(2)为了进一步确定Adra1a调控白色脂肪棕色化的信号通路，对预测得到的AKT信号通路进行体外实验验证，结果表明Adra1a激活增加AKT的磷酸化水平表达，同时Adra1a激活促进Pgc1α基因的表达，但是添加AKT抑制剂后，Adra1a激活对Pgc1α影响减弱，证实Adra1a基因依赖PI3K-AKT信号通路影响Pgc1α基因的表达，进而影响白色脂肪的棕色化。
综上所述，Adra1a基因在小鼠白色脂肪的棕色化过程中发挥关键作用。
一、Adra1a为影响白色脂肪棕色化的关键基因。(1)通过RNA-seq技术，分析筛选得到C57BL/6小鼠白色脂肪和棕色脂肪的差异表达基因99个。(2)q-PCR验证得到Adra1a、Cxcr5和Galnt6三个差异表达明显的候选基因，在白色脂肪和棕色脂肪细胞中过表达和干扰候选基因，通过q-PCR和WesternBlot技术在RNA水平和蛋白水平确定候选基因对白色脂肪棕色化的影响，最终筛选得到Adra1a为影响白色脂肪棕色化的重要基因。
二、细胞水平研究Adra1a基因在白色脂肪棕色化过程中的功能。(1)实验成功获得了C57BL/6小鼠白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞，分子生物学手段鉴定其符合白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞的特点，同时测定二者的增殖和分化能力，确保可以用于后续实验。(2)构建Adra1a的过表达载体并转染白色脂肪细胞，Adra1a过表达促进白色脂肪细胞中Ucp1、Cidea、Fndc5等棕色脂肪标记基因的表达，抑制Serpina3k、resistin、Asc1等白色脂肪标记基因的表达，同时抑制白色脂肪细胞的增殖和分化。(3)构建Adra1a的CRISPR/Cas9敲除载体并转染棕色脂肪细胞，Adra1a的敲除抑制棕色脂肪细胞中Ucp1，Prdm16和Cidea等基因的表达，同时抑制棕色脂肪的增殖与分化。细胞水平证实Adra1a基因可有效促进白色脂肪棕色化。
三、小鼠个体水平验证Adra1a过表达促进白色脂肪棕色化。(1)通过原核注射的方法得到Adra1a转基因小鼠，同时扩繁获得Adra1a转基因小鼠后代34只。(2)标准饲喂条件下，Adra1a转基因小鼠与野生小鼠相比，体内白色脂肪含量减少，且白色脂肪明显出现“多室”的棕色样脂肪形态特征。分子生物学检测表明，Adra1a过表达小鼠白色脂肪中棕色脂肪特异基因的表达增加，白色脂肪特异基因的表达减少。(3)Adra1a过表达小鼠与野生小鼠相比，体内棕色脂肪与白色脂肪比值显著增加且棕色脂肪含量增加，分子生物学检测表明，Adra1a过表达小鼠体内棕色脂肪中Ucp1，Prdm16和Pgc1α等基因的表达量显著提高。小鼠个体水平结果与细胞水平结果相互印证，表明Adra1a基因调控白色脂肪棕色化。
四、Adra1a调控白色脂肪棕色化的机制研究。(1)通过RNA-seq技术分析Adra1a过表达小鼠与野生小鼠的白色脂肪和棕色脂肪中的差异表达基因，对获得的差异基因进行GO功能富集及KEGG信号通路分析，预测得到4条Adra1a相关的调控白色脂肪棕色化的信号通路。(2)为了进一步确定Adra1a调控白色脂肪棕色化的信号通路，对预测得到的AKT信号通路进行体外实验验证，结果表明Adra1a激活增加AKT的磷酸化水平表达，同时Adra1a激活促进Pgc1α基因的表达，但是添加AKT抑制剂后，Adra1a激活对Pgc1α影响减弱，证实Adra1a基因依赖PI3K-AKT信号通路影响Pgc1α基因的表达，进而影响白色脂肪的棕色化。
综上所述，Adra1a基因在小鼠白色脂肪的棕色化过程中发挥关键作用。