Krüppel样因子在肌肉组织中的功能研究进展

Krüppel样因子(Krüppel-like factors, KLFs)是一类C-末端含有3个C₂H₂锌指结构的转录因子,N-末端为转录调控结构域,能够结合多种特异蛋白质,介导转录调控。目前在人体基因组中共发现18种KLFs,它们在多种类型人类细胞的分化、表型维持和生理功能调控中发挥重要作用。多个KLFs参与了对人和动物的心肌、平滑肌和骨骼肌的发育和功能的调控。在心肌中,KLF4、KLF10、KLF11和KLF15参与心肌肥大的负调控,KLF6参与调控心脏纤维化,KLF13调控胚胎时期的心肌发育。在血管平滑肌中,KLF4受促增殖或促分化因子调控,介导调控血管平滑肌表型转换;KLF5促进血管平滑肌增殖,KLF8和KLF15抑制血管平滑肌增殖。在骨骼肌中,KLF2、KLF3、KLF4、KLF10和KLF15调控骨骼肌发育,此外,KLF15是肌肉组织能量代谢的调节因子。本文综述了KLFs在心肌、平滑肌和骨骼肌中的功能研究进展,为进一步揭示KLFs在肌肉组织中的作用和肌肉相关疾病的分子机制提供参考。     

Sp1/Krüppel样因子的研究进展

Sp1/Krüppel样因子(Sp1-like and Krüppel-like factors,Sp1/KLFs)是一组与真核细胞转录调控密切相关的锌指蛋白。Sp1/KLFs的羧基末端高度保守,含有3个串联的Cys2His2锌指结构,用于结合DNA;其氨基末端在不同的家族成员间存在较大差异,主要是通过结合辅助因子发挥转录调控作用。Sp1/KLFs的表达具有组织、细胞分布以及发育时期的特异性,它们通过调控多种富含GC或CACCC的启动子的基因的表达,参与细胞增殖、分化、凋亡和肿瘤发生、发展等多种生理、病理过程。文章综述了Sp1/KLFs的结构特征、作用机制及生物学功能。     

KLF7通过抑制缺氧诱导因子1α转录影响肉鸡脂肪组织发育

Krüppel样转录因子7(Krüppel-like factor 7, KLF7)是脂肪形成的负调控因子,而缺氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor 1, HIF1)促进缺氧诱导的哺乳动物脂肪组织发育。本实验室前期利用ChIP-seq技术,发现在鸡的缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor 1 alpha, HIF1α)基因上游存在1个KLF7的结合峰,提示KLF7可能调控HIF1α基因转录。为此,本研究首先利用ChIP-PCR技术验证ChIP-seq结果,发现KLF7能够与HIF1α基因5′侧翼区结合。双荧光素酶报告基因与qRT-PCR结果显示,过表达KLF7能够显著下调HIF1α(-4 432/-4 182)的荧光素酶报告基因活性（P<0.01）,抑制HIF1α基因表达。与野生型质粒相比,将生物信息学预测的KLF7结合基序“TGCGCAGCAA”(-4 300/-4 290)缺失突变后, HIF1α(-4 432/-4 182)报告基因活性显著增强（P<0.01）。此外,选取第19代1～7周龄东北农业大学高、低脂双向选择品系肉鸡(Northeast Agricultural University broiler lines divergently selected for abdominal fat content, NEAUHLF)作为实验材料,利用qRT-PCR检测HIF1α基因在肉鸡腹部脂肪组织中的表达规律。结果显示,HIF1α在1～7周龄高脂系肉鸡中的相对表达量均高于低脂系,提示HIF1α对鸡脂肪组织发育具有促进作用。在永生化鸡前体脂肪细胞系(immortalized chicken preadipocyte cell line, ICP1)诱导分化过程中,HIF1α相对表达量逐渐升高。综上所述,HIF1α是转录因子KLF7的一个靶基因,KLF7可能通过抑制HIF1α基因转录参与鸡脂肪组织发育过程。     

KLF转录因子家族与脂肪细胞分化

Kruppel样转录因子（Kruppel-like factors, KLF）是一类具有锌指结构的转录因子,其典型结构特征是在其羧基端具有3个C2H2锌指结构. KLF广泛参与细胞增殖、凋亡、分化以及胚胎发育等多个生命活动的调控. 近年来脂肪细胞分化研究的结果显示,KLF家族的多个成员参与脂肪细胞分化过程的调控,既有促进脂肪细胞分化的,也有抑制脂肪细胞分化的. 其中KLF4通过与Krox20协同作用,激活C/EBPβ（CCAAT-enhancer-binding protein β）基因表达,促进脂肪细胞分化;KLF5和 KLF15都通过直接结合到氧化物酶增殖体激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ, PPARγ）基因的启动子,激活PPARγ基因表达,促进脂肪细胞分化;而KLF6则通过抑制前脂肪细胞因子（pre-adipocyte factor 1, PREF1）基因表达,促进脂肪细胞分化. 抑制脂肪细胞分化的KLF2通过结合于PPARγ的启动子,抑制PPARγ基因表达,从而抑制脂肪细胞的分化;KLF3通过募集辅助抑制因子C-末端结合蛋白（c-terminal binding protein, CtBP）形成KLF3 CtBP抑制复合体,结合于C/EBPα（CCAAT-enhancer-binding protein α）基因的启动子,抑制C/EBPα表达,进而抑制脂肪细胞的分化;KLF7通过抑制葡萄糖转运蛋白2（glucose transporter2,GLUT2）基因的表达抑制脂肪细胞的成熟. 本文综述这些KLF转录因子在脂肪细胞分化过程的作用及其作用的机制.     

miR-24通过靶基因Sp1调控β-类珠蛋白表达

为了研究miR-24对于珠蛋白表达的调控作用,并明确其作用机制.首先采用定量PCR的方法确定miR-24在红系分化过程中的表达变化情况,以及miR-24过表达后珠蛋白的表达变化情况.进而通过报告基因实验以及Western blotting的方法确定miR-24的靶基因.通过表型回复实验证明miR-24是否通过靶基因调控珠蛋白的表达.结果发现在hemin诱导的K562细胞以及EPO诱导的造血干/祖细胞向红系分化过程中,miR-24表达上调,在K562细胞中过表达miR-24可以促进红系分化过程中ε-和γ-珠蛋白的表达上调,进一步的研究表明miR-24是通过靶基因Sp1来行使对珠蛋白的调控作用的.以上结果表明miR-24通过负调节其靶基因Sp1促进红系分化过程中珠蛋白的表达上调.     

转录因子Ets-1与β1,3 N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶基因启动子结合活性分析

β1,3-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶-2,-8（β3GnT-2, β3GnT-8）共同参与多聚N-乙酰氨基乳糖(［Galβ1→4GlcNAcβ1→3］n)的合成,从而使得细胞表面的相应糖链结 构延长进而影响细胞的恶性转化.已有研究表明,在全反式维甲酸诱导人白血病细胞株 HL-60分化过程中β3GnT-2,-8的表达上调,但其分子机制不明.本文旨在探讨ATRA诱导 HL-60分化过程中,转录因子Ets-1对β3GnT-2,-8表达调控的分子机制.采用10-6 mol/L ATRA 诱导人白血病细胞株HL-60向粒系分化,RT-PCR检测到细胞中Ets-1的表达 明显增加;进一步采用染色质免疫沉淀（ChIP）结合电泳迁移率变动实验（EMSA）检测 证实,有活化的Ets-1结合至β3GnT-2/-8基因调控区. 以上结果表明,转录因子Ets-1对 人白血病细胞株HL-60分化过程中β3GnT-2,-8基因有表达调控作用.     

人β-簇珠蛋白基因LCR调控元件中HS3与反式调控因子相互作用的研究

人β-簇珠蛋白基因LCR调控元件位于ε-珠蛋白基因5’上游20Kb内,由四个DNase-Ⅰ超敏感点(HS1-HS4)组成。已有转基因实验表明,HS3可能与发育早期的胚胎型ε-珠蛋白基因表达调控相关。基因调控是通过调控元件与调控因子的相互作用而完成的。为了揭示HS3的调控作用,我们选用了发育不同时期的小鼠胚胎造血组织作为材料,用凝胶电泳阻抑法,分析了调控因子与HS3的结合。我们的实验结果表明,怀孕13天和18天的小鼠胚胎造血组织的核蛋白因子与HS3的结合模式完全不同;同时我们用Southwestern Blot的方法进一步证明了这种差异性的存在。现已知HS3中有GA-TA和CACCC两类转录因子结合的motif,采用竞争实验分析,发现CACCC motif对结合区带没有竞争作用,而GATA有竞争作用;另外还存在没有被竞争的条带,我们推测它们可能是一类新的、发育时期专一性的核蛋白因子。Western Blot的实验结果表明,在基因调控过程中起到重要作用的红系转录因子GATA家族中的GATA-1和GATA-2的表达也具有时期专一性:即怀孕13天的小鼠造血组织中表达GATA-2,不表达GATA-1;而怀孕18天的小鼠造血组织中则表达GATA-1,不表达GA-TA-2。因此,我们推测,HS3很可能参与时期专一性的基因表达调控,其中时期专一性的蛋白因子可能起到了重要作用。     

一种用作阴性对照的siRNA可诱导人K562细胞向红系分化

我们发现,一种在RNA干扰实验中用作阴性对照的商业化siRNA具有明显的诱 导人慢性髓性白血病K562细胞系向红系方向分化的作用.它表现为K562细胞瞬时转 染该siRNA后,红系分化的特异表面标志CD235及ε 、γ 和β 珠蛋白的表达升高,GATA-2的表达降低,细胞增殖速度减慢,软琼脂克隆形成率降低,并且此 过程不伴随细胞凋亡. 而生物信息学分析显示,该siRNA序列与目前所有已知人类 基因均无明显同源性.研究结果提示,该siRNA不适于用作红系分化实验中的阴性 对照. siRNA的作用远比人们目前所知的要复杂得多,siRNA的脱靶效应应当引起 研究者的足够重视,在RNA干扰实验中阴性对照siRNA的选择会极大地影响对实验 结果的判读.     

KLF1和KLF9对K562细胞红系分化的协同调控作用

Krüppel样因子(Krüppel-like factors,KLFs)是锌指蛋白超家族的一个亚家族,参与细胞内的多种生理、病理过程,该家族成员在红细胞分化发育过程中发挥非常重要的作用,但是家族成员间对红系分化的协同调控作用还鲜有报道。本课题组前期研究发现,KIF家族成员KLF1和KLF9在已分化的红系细胞中的表达水平显著高于造血干细胞。为进一步探讨二者在红系分化中是否存在协同作用,本研究在K562细胞中分别过表达/敲低表达KLF1和KLF9,检测二者表达的相关性,发现KLF1和KLF9的基因表达呈现正相关,且二者共表达可以显著促进K562细胞红系分化,特异地增强β-珠蛋白的表达。通过对KLF1、KLF9单独和共同过表达、敲低表达的K562细胞转录组数据的分析发现二者可能通过PI3K-Akt和FoxO通路协同调控红系分化,FOS、TF、IL8是协同调控的候选靶基因。本研究结果为后续深入研究KLF1和KLF9协同调控红系分化的分子机制奠定了基础。     

转录调节因子KLF9的研究进展

KLF9是锌指蛋白Krüppel样转录因子(Krüppel-like factors, KLFs)家族的重要成员,通过C端的3个C2H2锌指蛋白结构,结合到靶基因启动子区富含GC的区域,调节靶基因的转录,从而参与调节细胞增殖、分化、凋亡和组织器官发育等多个生理过程。本文详细梳理了KLF9在机体代谢、氧化应激、肿瘤的发生发展等多个病理/生理过程中的作用,对近年来发表的KLF9相关文献做一简要概述,为深入解析KLF9的生理功能及其作用机制提供参考。     

Evolutionary conservation of KLF transcription factors and functional conservation of human gamma-globin gene regulation in chicken

The Krüppel-like factors (KLFs) are a family of Cys2His2 zinc-finger DNA binding proteins with homology to Drosophila Krüppel. KLFs can bind to CACCC elements, which are important in controlling developmental programs. The CACCC promoter element is critical for the developmental regulation of the human gamma-globin gene. In the present study, chicken homologues of the human KLF2, 3, 4, 5, 9, 11, 12, 13, and 15 genes were identified. Phylogenetic analysis confirms that these genes are more closely related to their human homologues than they are to other chicken KLFs. This work also represents the first systematic study of the expression patterns of KLFs during erythroid development. In addition, transient transfections of human globin constructs into 5-day (primitive) chicken red blood cells show that human gamma-globin expression is regulated via its CACCC promoter element. This indicates that a CACCC-binding factor(s) important for gamma-globin expression functions in 5-day chicken red cells.     

Krüppel样转录因子8(KLF8)的结构及功能

Krüppel样转录因子8(Krüppel-like factor 8,KLF8)是KLFs家族中的一员.KLF8在羧基端含有3个保守的C2H2锌指结构域,用于与DNA结合.KLF8的转录受粘着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)、KLF1(erythroid krüppel-like fact...     

Systematic RNAi studies on the role of Sp/KLF factors in globin gene expression and erythroid differentiation

Sp/KLF family of factors regulates gene expression by binding to the CACCC/GC/GT boxes in the DNA through their highly conserved three zinc finger domains. To investigate the role of this family of factors in erythroid differentiation and globin gene expression, we first measured the expression levels of selected Sp/KLF factors in primary cells of fetal and adult stages of erythroid development. This quantitative analysis revealed that their expression levels vary significantly in cells of either stages of the erythroid development. Significant difference in their expression levels was observed between fetal and adult erythroid cells for some Sp/KLF factors. Functional studies using RNA interference revealed that the silencing of Sp1 and KLF8 resulted in elevated level of gamma globin expression in K562 cells. In addition, K562 cells become visibly red after Sp1 knockdown. Benzidine staining revealed significant hemoglobinization of these cells, indicating erythroid differentiation. Moreover, the expression of PU.1, ETS1 and Notch1 is significantly down-regulated in the cells that underwent erythroid differentiation following Sp1 knockdown. Overexpression of PU.1 or ETS1 efficiently blocked the erythroid differentiation caused by Sp1 knockdown in K562 cells. The expression of c-Kit, however, was significantly up-regulated. These data indicate that Sp1 may play an important role in erythroid differentiation.