1950年，格洛尔首次描述了果蝇的突变体果蝇看起来是残废的，或德语中的“krüppel”[1]. 快进半个世纪，过去了DNA的发现和分子生物学革命，现在我们知道这些果蝇携带一种叫做克鲁佩尔其哺乳动物直系同源基因编码一个锌指转录因子家族，称为克鲁珀样因子（KLFs）。KLF家族是一个大家族。17个兄弟姐妹（KLF1-17）作为转录抑制因子或激活因子，在不同组织中表现出不同的表达模式。它们在多种环境中调节多种生物程序，包括细胞生长、分化、凋亡、细胞信号和代谢[2]. 现在，KLF在线粒体调节中的作用正在显现。
线粒体是产生ATP的细胞发电厂，ATP是细胞中能量的货币。线粒体在能量最活跃的组织中最为丰富，如心脏、肾脏和视网膜。事实上，三分之一的心脏重量是线粒体。廖和同事[三]现在表明，KLF4对线粒体的生物发生和心脏内的稳态至关重要。作者首先在小鼠出生后心脏中基因删除KLF4，然后通过外科手术在主动脉周围放置收缩缝合线来挑战这些心脏。这一过程被称为横主动脉收缩（TAC），会急剧增加心脏必须泵血的压力，从而也会急剧增加对心脏的代谢需求。结果是戏剧性的：线粒体严重受损，ATP平衡丧失，心力衰竭。产前心脏中KLF4的缺失更具影响，阻止了正常的出生后线粒体增殖，并导致出生后数周内的心力衰竭和死亡。因此，KLF4对心肌线粒体健康起关键性调节作用。
KLF4如何调节线粒体？线粒体是一种复杂的细胞器，其组成部分由100个必须协调调控的基因编码。绝大多数线粒体蛋白质编码在核基因组上，只有13个编码在线粒体基因组上。成熟的转录因子网络协调心脏和其他部位的核程序()包括核呼吸因子（NRF1和2）、核受体，如雌激素相关受体（ERRs）和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs），以及PPARγ共激活物1α和β（PGC-1α和α）[4]. Liao等人现在更详细地表明，转录因子KLF4与ERRα相互作用，可能与PGC-1α形成一个三蛋白复合物，并且该复合物结合在编码线粒体蛋白的许多基因启动子区的进化保守DNA位点。心脏细胞中KLF4的敲除阻止了PGC-1α对几乎所有这些基因的诱导。因此，这些数据巧妙地将KLF4纳入了已经明确描述的线粒体生物发生调控网络。
KLF4在心肌细胞中的关键功能KLF4与ERRα和PGC-1α形成复合物，以驱动线粒体生物学关键核基因的表达。在这些基因产物中，TFAM和TFBM2反过来共同调节线粒体基因组，PPARα驱动脂肪酸氧化基因，线粒体融合蛋白调节线粒体动力学。在一个尚不明确的蛋白质复合体中，KLF4还驱动可能参与有丝分裂的基因表达，即去除受损线粒体。最终，KLF3在维持线粒体内环境稳定方面发挥着关键作用，这是缺乏KLF4的“受损”线粒体的证据。
这些观察是心脏和KLF4独有的吗？可能不会：马尔利帕图和同事[5]最近有报道称，肾足细胞（另一种高能量细胞）中缺乏KLF6的小鼠对肾毒素的反应会产生严重的线粒体变形和肾衰竭。作者显示KLF6与至少一个关键线粒体基因的启动子结合，SCO2公司Loft和同事[6]最近发现KLF11是脂肪组织中线粒体功能的一种新调节器，白脂肪细胞“褐变”为富含线粒体和能量耗散细胞所必需。在这里，作者提供了全基因组数据，表明KLF11可能与PPARγ合作激活和维持棕色选择性基因。因此，在心脏外，线粒体在没有Krüppel的情况下也会瘫痪。
为什么这些报告很重要？首先，他们在线粒体生物发生和体内平衡的复杂转录调控网络中引入了一类新的参与者。这些网络的组成部分（NRFs、ERRs、PGC-1s、myc等）已经进行了大量研究，但十年来没有新的主要转录因子被添加到万神殿中[7]. 因此，KLF的到来可能会增加一层复杂性，这将推动未来十年或更长时间的研究。第二，有些令人惊讶的是，尽管KLF具有广泛的多效性作用，但到目前为止，它们还没有参与调节线粒体的生物发生[2]. 现在出现了一个关键问题：KLF对线粒体稳态的调节在这些众多作用中的哪一个重要？
第三，Liao等人的研究还深入探讨了线粒体阴阳的另一面：去除生病（或残废）的线粒体。线粒体网络扩张和磨损之间的微妙平衡通常可以维持心脏和其他地方的线粒体健康。在一组有启发性的最终数据中，Liao等人表明，KLF4不仅调节线粒体生物发生的基因，还调节自噬所需的基因，自噬是线粒体去除（有丝分裂）受控过程中的关键步骤。因此，KLF4可能调节线粒体生命周期的两端，以及两者之间的平衡()。
这仍然是KLF/线粒体故事的早期阶段，许多问题仍然存在。KLF与ERR、NRF等之间的确切关系是什么？KLF如何与PGC-1共激活剂相互作用？KLF是否调节线粒体基因的一个独特子集，如果是这样，它们在不同组织中是否不同，对线粒体生物学的影响是否不同？17个KLF中有多少能够调节线粒体程序，它们是多余的还是相互作用的？心脏中KLF4缺失具有深刻表型的观察结果支持KLF4的独特作用，但其他KLF的共同缺失可能揭示更多（类似于心脏中PGC-1α和β的共同缺失[8]). 要回答这些问题，需要进行全面的基因组和表观遗传学分析，包括在各种细胞环境中，以及在存在和不存在各种KLF的情况下对染色质修饰的影响，这是一项艰巨的任务。
值得注意的是，在缺乏KLF的情况下所观察到的表型在很大程度上是由于生理或病理应激源引起的，例如TAC和心脏中的新生儿生长，或肾脏中的阿霉素。KLF4和其他KLF上游的哪些分子途径改变了它们对线粒体程序的调节？例如，心脏中的KLF4是如何在出生后立即被强烈诱导（10倍）的？KLF4心脏KO小鼠对不同性质的应激反应如何，例如缺血再灌注？到目前为止，一个尚未回答的潜在问题是，KLF在多大程度上代表了新的“节点”，这些节点是或可以作为调节线粒体生物学的靶点，而不仅仅是具有必要的作用。功能增益实验将有助于回答这个问题。
最后，Klf4另一个突出的“面孔”是它作为多功能因子的作用[9]. 多能性与线粒体稳态的关系是什么？例如，将人类多能干细胞重置为更完整的基态涉及KLF4的重新表达，KLF4是一种幼稚的标记物，伴随着线粒体呼吸的激活[10]. 而且，令人着迷的是，KLF4能否在心脏再生中发挥作用，这是一个具有巨大翻译潜力的过程？这些新发现显然提出了许多问题。这里有一个新的家庭，这只意味着更多的工作，更复杂，更有趣。
