成纖維生長因子FGF21基因?qū)Τ杉》只凹±w維類型轉(zhuǎn)化的調(diào)控.pdf

1、成纖維生長因子21(Fibroblast Growth Factor21，F(xiàn)GF21)屬于成纖維生長因子（Fibroblast Growth Factor,FGF）大家族中的內(nèi)分泌成纖維生長因子亞家族(Endocrine FGF subfamily)，該基因編碼的蛋白具有分泌特性，肝臟是該蛋白的主要合成器官。不同于傳統(tǒng)的成纖維生長因子家族成員，F(xiàn)GF21基因所編碼蛋白的分泌特性使得它在主要臟器合成分泌后可以隨著血液循環(huán)到達(dá)全身各個組織器

2、官，通過和相應(yīng)的受體以及共因子結(jié)合而發(fā)揮重要作用，因此該基因在機(jī)體的生長、發(fā)育、能量代謝、繁殖等諸多方面均具有重要作用。多年來，關(guān)于FGF21基因功能的研究主要集中在脂肪代謝、葡萄糖利用、胰島素抵抗、肥胖等方面，由于FGF21基因不具有促進(jìn)有絲分裂的作用，結(jié)合該基因在能量代謝方面的突出表現(xiàn)，F(xiàn)GF21被提名作為代謝綜合征的一個潛在治療藥物而備受關(guān)注。
　　肌肉組織在機(jī)體組成中占有重要比例，肌肉和脂肪是機(jī)體能量輸出的兩個最主要組織，

3、在機(jī)體葡萄糖利用，胰島素抵抗等方面發(fā)揮著重要作用。此外，肌肉是家畜的主要經(jīng)濟(jì)性狀之一，長期以來，畜牧工作者致力于提高家畜的肌肉產(chǎn)量和肌肉質(zhì)量。FGF21基因作為一個重要的能量調(diào)節(jié)因子，雖然關(guān)于該基因的研究報道大量涌現(xiàn)，研究成果也日新月異，但是這些研究的重點(diǎn)是該基因在脂肪代謝，胰島素抵抗等方面的作用，關(guān)于FGF21基因在肌肉的發(fā)育形成過程以及肌細(xì)胞的代謝過程中是否也占有一席之地仍然不清楚。本研究主要利用實(shí)時定量PCR、蛋白質(zhì)免疫印跡、酶聯(lián)

4、免疫吸附測定實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞免疫熒光、免疫組織化學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，著重探討了FGF21基因在肌肉形成過程中的作用以及該基因發(fā)揮作用的可能機(jī)制，主要結(jié)果如下所述:
　　1.通過檢測FGF21基因在細(xì)胞成肌分化過程中的表達(dá)變化情況發(fā)現(xiàn)，該基因的表達(dá)在細(xì)胞成肌分化過程中整體升高，其中該基因的mRNA水平在分化第2天的時候達(dá)到峰值，在分化第4天有一定回落，但是仍然高于分化前的表達(dá)水平。在蛋白質(zhì)水平，F(xiàn)GF21胞內(nèi)蛋白表達(dá)水平從分化開始至分化第6天整

5、個過程中持續(xù)升高，分泌到培養(yǎng)基中的胞外蛋白在分化第2天急劇升高后一直保持在較高水平。
　　2.分別通過超表達(dá)和干擾FGF21基因，檢測了該基因在細(xì)胞成肌分化、肌纖維類型轉(zhuǎn)變和能量代謝方面的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超表達(dá)FGF21能夠顯著或極顯著(P＜0.05為顯著，P＜0.01為極顯著)增加成肌分化關(guān)鍵基因（如MyoD，MyoG）、氧化型肌纖維代表基因（如MyHCⅠ)以及線粒體有氧氧化相關(guān)基因（如COX6c，COX8b）的表達(dá)，而干擾F

6、GF21基因能夠降低這些基因的mRNA表達(dá)水平;同樣，F(xiàn)GF21蛋白質(zhì)表達(dá)量的增加引起細(xì)胞成肌分化關(guān)鍵蛋白MyoD、MyoG和氧化型肌纖維中高表達(dá)的蛋白MyHCⅠ、Myoglobin以及線粒體生成和功能相關(guān)蛋白PGC1o、Cox4表達(dá)上調(diào)，而FGF21蛋白表達(dá)量的降低能夠下調(diào)上述蛋白的表達(dá);此外，超表達(dá)FGF21基因促進(jìn)成肌分化過程中細(xì)胞融合和肌管形成，而干擾FGF21基因后細(xì)胞的成肌分化過程受到抑制，細(xì)胞融合率下降，肌管形成受阻。

7、r>　　3.借助肌肉特異超表達(dá)小鼠FGF21基因的轉(zhuǎn)基因小鼠，在個體水平探索了FGF21基因?qū)∪獍l(fā)育的影響，通過表型觀察發(fā)現(xiàn)與同窩對照小鼠相比，轉(zhuǎn)基因小鼠個體更小，腓腸肌肌肉組織顏色更紅。通過檢測基因表達(dá)變化發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因小鼠腓腸肌組織中的氧化型肌纖維相關(guān)基因(MyHCⅠ、MyHCⅡa)的表達(dá)顯著高于同窩對照小鼠(P＜0.05)，同時，轉(zhuǎn)基因小鼠的腓腸肌組織中氧化型肌纖維相關(guān)蛋白表達(dá)量高于對照組小鼠。
　　4.通過分析FGF21基因

8、啟動子區(qū)發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄因子MyoD的幾個潛在結(jié)合位點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)鑒定了轉(zhuǎn)錄因子MyoD能夠結(jié)合FGF21基因啟動子從而調(diào)控該基因的轉(zhuǎn)錄。
　　5.在超表達(dá)和干擾FGF21基因后檢測細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，超表達(dá)FGF21基因增加細(xì)胞周期退出基因的表達(dá)，細(xì)胞被阻滯在細(xì)胞周期的G0期，而進(jìn)入S期的細(xì)胞總數(shù)顯著減少(P＜0.05)，干擾FGF21基因后細(xì)胞中細(xì)胞周期退出基因的表達(dá)量降低而細(xì)胞周期促進(jìn)基因的表達(dá)量升高。
　　6.超表達(dá)

9、FGF21基因發(fā)現(xiàn)FGF21超表達(dá)細(xì)胞中AMPK被磷酸化激活，Sirt1和PGC1α蛋白表達(dá)量升高;隨后運(yùn)用AMPK激活劑和抑制劑分別處理FGF21超表達(dá)細(xì)胞或?qū)φ占?xì)胞發(fā)現(xiàn)，用AMPK激活劑處理后FGF21超表達(dá)細(xì)胞中成肌分化相關(guān)基因和氧化型肌纖維相關(guān)基因mRNA和蛋白表達(dá)水平升高，AMPK抑制劑處理細(xì)胞中成肌分化相關(guān)基因和氧化型肌纖維相關(guān)基因mRNA和蛋白表達(dá)水平降低。
　　綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)FGF21基因具有促進(jìn)成肌分化的作