敲除SOCS1a引起斑馬魚肝臟脂肪變性和胰島素抵抗.pdf

1、酪氨酸激酶-信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活子（Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）信號通路是通過激活各種生理過程的多個關(guān)鍵信號級聯(lián)反應來調(diào)節(jié)胞外信號的核心傳輸系統(tǒng)之一。最新研究表明，細胞因子信號傳導抑制因子（suppressor of cytokine signaling，SOCS）家族蛋白能通過形成負反饋回路抑制JAK/STAT信號通路。S

2、OCS蛋白家族是一類負反饋調(diào)節(jié)蛋白，參與調(diào)控多種細胞因子介導的信號通路。穩(wěn)定遺傳小鼠模型的研究闡明了SOCS家族中的幾個成員的不同生理功能。其中，SOCS1參與調(diào)控干擾素γ（interferonγ，IFNγ）和泌乳素信號通路，而SOCS3則主要調(diào)節(jié)白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）信號通路和胎盤的發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)小鼠SOCS2突變體出現(xiàn)體型

3、顯著增大的表型，表明了SOCS2參與調(diào)節(jié)GH信號通路。此外，越來越多的證據(jù)表明，SOCS蛋白對胰島素通路有調(diào)節(jié)作用。
　　本文對敲除SOCS1a引起斑馬魚肝臟脂肪變性和胰島素抵抗進行了研究。機體生長是一個依賴于GH信號通路并被嚴密控制的過程。關(guān)于GH對出生后促生長的影響包括對脂類、葡萄糖以及氨基酸的代謝的影響的研究還不清楚。在哺乳動物中，GH通過激活 JAK2/STAT5通路而大范圍的轉(zhuǎn)錄活化下游靶基因，包括胰島素樣生長因子（In

4、sulin-like Growth Factor-I，IGF-I）、抗細胞凋亡基因和SOCS2。胰島素是由胰腺產(chǎn)生的一種多肽類激素，它能促進其他組織從血液中吸收葡萄糖和促進供能脂類的儲存。一般而言，GH也通過抵抗胰島素對糖的作用和脂肪代謝而影響胰島素信號通路。在哺乳動物模型中，長期的GH超量表達可能會增加肝糖產(chǎn)量和存儲的甘油三酯，從而導致胰島素抵抗作用。斑馬魚（Danio rerio）SOCS家族至少有12個成員。斑馬魚SOCS1a基因

5、在肝臟中表達量較高。脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）或聚肌胞:多聚核苷酸（polyinosinic:polycytidylic acid，poly I:C）可誘導斑馬魚中SOCS1a的表達，這表明SOCS1a可能是IFN通路的抑制因子。研究發(fā)現(xiàn)，在 GH或生長激素受體（growth hormone receptor，GHR）過量表達的斑馬魚肝臟中SOCS1a產(chǎn)生明顯的應激效應，這表明SOCS1a可能參與調(diào)節(jié)水生生

6、物的GH信號通路。通過轉(zhuǎn)基因小鼠模型，已經(jīng)闡明了SOCS家族成員的生理功能。然而，但對非哺乳生物物種的SOCS家族的研究缺乏，包括 SOCS蛋白在硬骨魚類體內(nèi)的基因功能尚未闡明。我們利用轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應物核酸酶（Activation of transcription factor sample effector nucleic acid enzymes，TALENs）技術(shù)敲除斑馬魚SOCS1a基因，并研究其生理作用。早期，斑馬魚SOC

7、S1a突變系JAK/STAT5通路被過度活化，紅細胞生成增多，生長正常。24 hpf時，斑馬魚突變系胚胎gata1的表達顯著升高。90 dpf時，成年斑馬魚血液中紅細胞數(shù)量沒有顯著差異。與對照組相比，SOCS1a突變系中的典型炎癥性細胞因子如IFN-γ，IL-1，IL-6和腫瘤壞死因子α（tumour-necrosis factorα，TNFα）等基因的表達沒有顯著性差異。從第20dpf開始，SOCS1a突變系出現(xiàn)生長緩慢并伴隨死亡，成

8、年斑馬魚體重顯著低于野生型。敲除 SOCS1a的雜合系成年斑馬魚機體快速生長，體重顯著高于對照組。成年斑馬魚 SOCS1a突變系出現(xiàn)全身脂肪減少、肝臟脂肪變性、胰島素抵抗等和哺乳動物脂肪代謝障礙癥相似的表型。肝臟比較轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)分析表明，斑馬魚SOCS1a突變系肝臟中糖異生、脂分解和低氧誘導效應增強，且肝細胞出現(xiàn)明顯的線粒體功能障礙。研究結(jié)果表明SOCS1a對JAK/STAT5通路的負調(diào)節(jié)作用可能參與包括紅細胞生成和生長激素活性的抑制作