Seasonal changes in brown adipose t

Seasonal changes in brown adipose tissue mitochondria in a mammalian hibernator: from gene expression to function.
Ballinger MA1, Hess C1, Napolitano MW1, Bjork JA1, Andrews MT2.
Author information
Abstract

Brown adipose tissue (BAT) is a thermogenic organ that is vital for hibernation in mammals. Throughout the hibernation season, BAT mitochondrial uncoupling protein 1 (UCP1) enables rapid rewarming from hypothermic torpor to periodic interbout arousals (IBAs), as energy is dissipated as heat. However, BAT's unique ability to rewarm the body via nonshivering thermogenesis is not necessary outside the hibernation season, suggesting a potential seasonal change in the regulation of BAT function. Here, we examined the BAT mitochondrial proteome and mitochondrial bioenergetics in the thirteen-lined ground squirrel (Ictidomys tridecemlineatus) across four time points: spring, fall, torpor, and IBA. Relative mitochondrial content of BAT was estimated by measuring BAT pad mass, UCP1 protein content, and mitochondrial DNA (mtDNA) copy number. BAT mtDNA content was significantly lower in spring compared with torpor and IBA (P < 0.05). UCP1 mRNA and protein levels were highest during torpor and IBA. Respiration rates of isolated BAT mitochondria were interrogated at each complex of the electron transport chain. Respiration at complex II was significantly higher in torpor and IBA compared with spring (P < 0.05), suggesting an enhancement in mitochondrial respiratory capacity during hibernation. Additionally, proteomic iTRAQ labeling identified 778 BAT mitochondrial proteins. Proteins required for mitochondrial lipid translocation and β-oxidation were upregulated during torpor and IBA and downregulated in spring. These data imply that BAT bioenergetics and mitochondrial content are not static across the year, despite the year-round presence of UCP1.

النتائج (العربية) 1:

التغيرات الموسمية في الميتوكوندريا النسيج الدهني البنى في هيبيرناتور الثدييات: من التعبير الجيني للدالة.MA1 بالينجير، C1 هيس، MW1 نابوليتانو، JA1 بيورك، MT2 أندروز.معلومات الكاتبخلاصةBrown adipose tissue (BAT) is a thermogenic organ that is vital for hibernation in mammals. Throughout the hibernation season, BAT mitochondrial uncoupling protein 1 (UCP1) enables rapid rewarming from hypothermic torpor to periodic interbout arousals (IBAs), as energy is dissipated as heat. However, BAT's unique ability to rewarm the body via nonshivering thermogenesis is not necessary outside the hibernation season, suggesting a potential seasonal change in the regulation of BAT function. Here, we examined the BAT mitochondrial proteome and mitochondrial bioenergetics in the thirteen-lined ground squirrel (Ictidomys tridecemlineatus) across four time points: spring, fall, torpor, and IBA. Relative mitochondrial content of BAT was estimated by measuring BAT pad mass, UCP1 protein content, and mitochondrial DNA (mtDNA) copy number. BAT mtDNA content was significantly lower in spring compared with torpor and IBA (P < 0.05). UCP1 mRNA and protein levels were highest during torpor and IBA. Respiration rates of isolated BAT mitochondria were interrogated at each complex of the electron transport chain. Respiration at complex II was significantly higher in torpor and IBA compared with spring (P < 0.05), suggesting an enhancement in mitochondrial respiratory capacity during hibernation. Additionally, proteomic iTRAQ labeling identified 778 BAT mitochondrial proteins. Proteins required for mitochondrial lipid translocation and β-oxidation were upregulated during torpor and IBA and downregulated in spring. These data imply that BAT bioenergetics and mitochondrial content are not static across the year, despite the year-round presence of UCP1.

النتائج (العربية) 2:

التغيرات الموسمية في الميتوكوندريا الأنسجة الدهنية البنية في hibernator الثدييات: من التعبير الجيني إلى وظيفة
. Ballinger MA1، هيس C1، نابوليتانو MW1، بيورك JA1، اندروز MT2
معلومات الكاتب
الخلاصة

براون الأنسجة الدهنية (BAT) هي جهاز حرارة التي تعتبر حيوية ل السبات في الثدييات. طوال موسم السبات، BAT الميتوكوندريا Uncoupling البروتين 1 (UCP1) يمكن إعادة التدفئة السريعة من سبات تبريدي إلى الإثارات interbout دورية (المناطق الهامة للطيور)، وتبدد الطاقة في شكل حرارة. ومع ذلك، فإن قدرة التقنيات الفريدة على rewarm الجسم عن طريق بلارعدة توليد الحرارة ليست ضرورية خارج موسم السبات، مما يشير إلى التغيير الموسمي المحتملين في تنظيم وظيفة BAT. هنا، درسنا BAT بروتيوم الميتوكوندريا والطاقة الحيوية الميتوكوندريا في ثلاثة عشر مبطنة سنجاب الأرض (Ictidomys tridecemlineatus) في أربع نقاط الوقت: الربيع، الخريف، سبات، وIBA. وقدرت محتوى الميتوكوندريا النسبي للBAT عن طريق قياس BAT وحة جماعية، ومحتوى البروتين UCP1، والحمض النووي (و mtDNA) عدد النسخ. كان محتوى BAT و mtDNA أقل من ذلك بكثير في الربيع مقارنة مع سبات وIBA (P <0.05). كانت UCP1 مرنا ومستويات البروتين أعلى خلال سبات وIBA. تم استجواب معدلات التنفس الميتوكوندريا BAT معزولة في كل مجمع من سلسلة نقل الإلكترون. كان التنفس في مجمع الثاني بشكل ملحوظ العالي في سبات وIBA مقارنة مع الربيع (P <0.05)، مما يدل على زيادة في قدرة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا أثناء السبات. بالإضافة إلى ذلك، حددت iTRAQ البروتين وسم 778 BAT بروتينات الميتوكوندريا. تم upregulated البروتينات اللازمة لالنبات الدهون الميتوكوندريا وβ للأكسدة أثناء السبات وIBA وdownregulated في فصل الربيع. وتعني هذه البيانات أن الطاقة الحيوية المتاحة ومحتوى الميتوكوندريا ليست ثابتة في جميع أنحاء العام، على الرغم من وجود على مدار العام من UCP1.