Krüppel样因子7(KLF7)生物学功能研究进展

Krüppel样因子7(Krüppel-like factor 7,KLF7)是Sp1样或Krüppel样转录因子家族(specificity protein/Krüppel-like factor,SP/KLF)成员,在多种生物学过程中发挥重要作用,该基因完全敲除小鼠出生时大部分死亡.KLF7是肥胖症、Ⅱ型糖尿病、心血管疾病、癌症、面部发育异常、氧化磷酸化缺陷和Ⅰ型自身免疫性胰腺炎等疾病的相关基因.功能分析显示,KLF7是神经系统发育和脂肪形成的关键因子,同时也在肌肉再生和造血作用中发挥功能.在SP/KLF家族中,KLF7研究相对较少,大部分作用机制尚不清楚.本文从结构和功能方面详述了KLF7的最新研究进展,为其和KLFs家族深入研究提供重要的科学依据.     

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.     

过表达鸡Gata2或Gata3基因抑制Pparγ基因的转录

脂肪细胞分化是脂肪组织发育的一个重要过程. 目前,鸡脂肪细胞分化的分子调控机制还不十分清楚. 哺乳动物的研究结果表明,转录因子GATA结合蛋白2(Gata2)和GATA结合蛋白3(Gata3)具有抑制脂肪细胞分化的功能,它们在白色脂肪组织和棕色脂肪组织中的表达模式不同. 鸡没有棕色脂肪组织,目前还没有关于Gata2 和Gata3作用于鸡脂肪细胞分化的研究报道. 本研究利用半定量RT PCR的方法分析了Gata2和Gata3基因在鸡腹部脂肪组织和前脂肪细胞中的表达规律,发现鸡腹部脂肪组织中高水平表达Gata2 基因,低水平表达Gata3基因|鸡前脂肪细胞中Gata2 基因的表达水平远高于Gata3基因的表达水平,油酸诱导分化后的鸡前脂肪细胞Gata2基因的表达水平明显下调.此外,鸡过氧化物酶体增殖体激活受体γ(Pparγ)启动子（－1985/－89）报告基因荧光素活性分析和半定量RT PCP发现,在DF1细胞中过表达Gata2 或Gata3抑制鸡PPARγ基因的转录. 本研究结果为进一步研究鸡脂肪细胞分化的分子调控机制和Gata2和Gata3基因的生物学功能提供了参考.     

过表达鸡Klf2促进klf7转录抑制脂肪细胞分化

过表达Krüppel样因子2(Krüppel like factor 2,Klf2)或Klf7可抑制脂肪细胞形成,但是在脂肪组织中Klf2是否调控klf7表达还不清楚。本研究采用油红O染色和蛋白质印迹法技术研究了过表达Klf2对鸡前脂肪细胞分化的影响,结果显示过表达Klf2抑制油酸诱导的前脂肪细胞分化和pparγ表达,同时促进klf7表达(P<0.05)。利用Spearman相关性分析研究人和鸡脂肪组织中klf2和klf7的表达数据之间的关系,发现klf2和klf7的表达数据存在明显的正相关(r>0.1)。荧光素酶报告基因分析显示,在鸡前脂肪细胞中过表达Klf2促进鸡klf7启动子(–241/–91、–521/–91、–1845/–91、–2286/–91和–1215/–91)的活性(P<0.05);此外,在鸡前脂肪细胞中,klf7启动子(–241/–91)报告基因活性与共转染的klf2过表达质粒的浓度正相关(Tau=0.91766,P=1.074×10–7),过表达Klf2显著促进klf7的mRNA表达水平。综上所述,促进klf7表达可能是Klf2抑制鸡脂肪细胞形成的作用途径之一,鸡klf7翻译起始位点上游–241 bp/–91 bp序列可能介导转录因子Klf2对klf7表达的转录调控作用。     

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。