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)到達全身各個組織器

2、官，通過和相應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。
　　肌肉組織在機體組成中占有重要比例，肌肉和脂肪是機體能量輸出的兩個最主要組織，

3、在機體葡萄糖利用，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。本研究主要利用實時定量PCR、蛋白質(zhì)免疫印跡、酶聯(lián)

4、免疫吸附測定實驗、細胞免疫熒光、免疫組織化學等實驗技術(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)揮作用的可能機制，主要結(jié)果如下所述:
　　1.通過檢測FGF21基因在細胞成肌分化過程中的表達變化情況發(fā)現(xiàn)，該基因的表達在細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水平。在蛋白質(zhì)水平，F(xiàn)GF21胞內(nèi)蛋白表達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.分別通過超表達和干擾FGF21基因，檢測了該基因在細胞成肌分化、肌纖維類型轉(zhuǎn)變和能量代謝方面的作用。實驗結(jié)果表明超表達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，而干擾F

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

7、r>　　3.借助肌肉特異超表達小鼠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，通過實驗鑒定了轉(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.在超表達和干擾FGF21基因后檢測細胞周期相關(guān)基因的表達發(fā)現(xiàn)，超表達FGF21基因增加細胞周期退出基因的表達，細胞被阻滯在細胞周期的G0期，而進入S期的細胞總數(shù)顯著減少(P＜0.05)，干擾FGF21基因后細胞中細胞周期退出基因的表達量降低而細胞周期促進基因的表達量升高。
　　6.超表達

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