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Irisin是在运动过程中骨骼肌中产生的参与血液循环的激素,是由膜蛋白FNDC5切割产生的。已有研究表明irisin可以刺激白色脂肪细胞向棕色或米色脂肪细胞转变。由于棕色脂肪细胞的主要功能是以产热的方式消耗能量,所以irisin被认为是一种潜在的治疗肥胖症和糖尿病的药物。本研究旨在利用大肠杆菌能够高效表达外源基因的特点构建irisin的原核表达体系并通过RT-PCR方法研究原核表达的GST-irisin对脂肪的分解作用机制。首先选择两个质粒pGEX-2T和pGEX-4T-1同时构建表达载体,并将构建好的载体转化到克隆菌trans5α中,得到大量的重组质粒,再转化到表达菌BL21(DE3)中,得到发酵工程菌。通过对诱导时间、IPTG浓度等表达条件的优化,综合两个载体的表达效率,选择pGEX-4T-1-irisin作为表达纯化的质粒。再按照优化的条件表达irisin蛋白,并收集上清的蛋白溶液通过Glutathione Sepharose 4B纯化,得到GST-irisin重组蛋白,并利用Western blot验证其免疫学活性。培养3T3-L1细胞,用胰岛素诱导成为成熟的脂肪细胞,设置四个irisin的浓度梯度(0 nM,50 nM,100 nM,200 nM)和8天的时间跨度,利用RT-PCR方法,在mRNA水平探讨irisin对脂肪细胞的影响。首先研究irisin对白色脂肪细胞的棕化作用的影响,结果发现irisin处理后细胞中UCP1的表达量在第四天时显著升高,可以推断irisin具有促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转化的作用。其次研究irisin促进脂肪细胞内与脂肪分解有关蛋白酶的表达情况,发现ATGL、HSL、FABP4这三个与脂分解相关蛋白分别在不同的irisin浓度和时间能促进其表达上调。最后研究了irisin提高脂肪细胞自分泌irisin的作用,证实irisin促进PPARγ和FNDC5的表达,PPARγ为irisin表达通路的激活因子。综合这三个方面的结果,我们推断irisin具有促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转变的功能,并通过提高脂肪分解相关蛋白的表达提高脂肪的分解速率;同时irisin还有自分泌的功能,可以促进脂肪细胞分泌irisin的产量。由于糖代谢和脂肪代谢关系的密切性,通过检测培养基中葡萄糖的浓度变化,得到以下结果,在加irisin组第二天,葡萄糖含量下降,但是第六天反而上升,因此并没有发现irisin与脂肪细胞葡萄糖利用的明确关系。本实验验证了irisin促进白色脂肪细胞棕化的功能,并通过对脂肪分解过程中蛋白mRNA表达量的变化,深入研究irisin促进能量代谢的作用机理。为irisin作为治疗肥胖的药物提供了进一步的证明。