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.2014年1月10日12时4分。
doi:10.1186/1478-811X-12-4。

FTO通过调节瘦素作用和肝脏STAT3信号通路参与肝脏代谢调节

艾米莉·布拉瓦德, 纪尧姆小瓶, 玛丽·阿格纳斯·乔文, 伊夫·鲁伊莱, 伯纳德·贝利尔, 休伯特·维达尔, 詹妮弗·里塞特 1
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FTO通过调节瘦素作用和肝脏STAT3信号通路参与肝脏代谢调节

艾米莉·布拉瓦德等。 小区通信信号. .

摘要

背景：脂肪量和肥胖相关（FTO）基因与肥胖和2型糖尿病有关，但其功能仍不清楚。瘦素受体信号转导子和转录激活物3（LepR-STAT3）信号通路与FTO之间的联系最近在下丘脑被提出。由于肝脏中存在FTO以及LepR-STAT3在控制肝脏代谢中的作用，我们在体内外研究了肝脏中FTO和LepR-TAT3信号通路之间的潜在相互关系，以及FTO过度表达对小鼠肝脏瘦素作用和葡萄糖稳态的影响。

结果：我们发现，在表达瘦素受体（LepRb）的HuH7细胞中，FTO蛋白的表达受到瘦素和IL-6的调节，伴随着STAT3酪氨酸磷酸化的诱导。此外，FTO在体外的过度表达改变了瘦素诱导的Y705和S727 STAT3磷酸化，分别导致葡萄糖-6-磷酸酶（G6P）表达和线粒体密度的失调。在体内，小鼠肝脏特异性FTO过度表达导致核部分STAT3的Y705磷酸化降低，与SOCS3和LepR mRNA水平降低以及G6P表达增加相关。有趣的是，FTO过度表达还诱导肝线粒体中S727 STAT3磷酸化，导致线粒体功能和密度增加。总之，这些数据表明，FTO促进STAT3的线粒体募集，损害其核定位，进而影响氧化代谢和瘦素靶基因的表达。有趣的是，这些作用与瘦素作用、高瘦素血症、高血糖、高胰岛素血症和糖耐量异常的小鼠有关。

结论：总之，这些数据指出了肝细胞中FTO和瘦素STAT3信号通路之间的一个新的调节环，并强调了FTO在调节肝脏瘦素作用和葡萄糖代谢中的新作用。

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数字

图1
图1
瘦素调节HuH-7细胞中STAT3信号传导和FTO表达。将pcDNA3-LepRb和空pcDNA3载体转染HuH7细胞36小时。然后，在指定的时间段内，在刺激瘦素（100 ng/mL）之前，将细胞血清饥饿16小时。A）在用瘦素（100ng/mL）处理的表达LepRb的HuH-7细胞中，pSTAT3（Y705）和总STAT3以及FTO和肌动蛋白蛋白的代表性蛋白质印迹。B-C）STAT3的Y705磷酸化的定量分析B）和FTO表达式C）在经过3小时瘦素处理的转染HuH7细胞中，表明B）瘦素增加表达LepRb的HuH7细胞中STAT3的Y705磷酸化C）LepRb的过度表达诱导FTO蛋白水平。数据是手段 ± 扫描电镜（n = 6/组）*第页 < 与对照转染细胞相比，0.05。LepRb：瘦素受体；STAT3：信号转导子和转录激活子3；FTO：脂肪和肥胖相关基因。
图2
图2
IL-6调节HuH7细胞中STAT3信号和FTO的表达。将HuH7细胞去除血清16小时，并在不同时间内用IL-6（10 ng/ml）处理。A）经IL-6（10 ng/ml）处理的HuH-7细胞中STAT3的Y705磷酸化的代表性Western blot和定量分析表明，IL-6以时间依赖的方式刺激表达LepRb的HuH7细胞中的STA3酪氨酸磷酸化。B）经IL-6处理的HuH7细胞中FTO表达的代表性Western blots和定量分析表明，IL-6刺激表达LepRb的HuH6细胞中的FTO蛋白水平。数据是手段 ± 扫描电镜（n = 4/组）.*p < 与未处理细胞相比，0.05。
图3
图3
FTO调节联合转染HuH7细胞中LepRb-STAT3信号通路。HuH7细胞与LepRb和FTO载体（空白载体作为对照）共转染36小时。然后，在三小时瘦素刺激（100 ng/mL）之前，将细胞血清饥饿16小时。A）共同转染HuH7细胞中FTO表达的代表性Western blots和定量分析，验证FTO过度表达。B）共转染HuH7细胞中pSTAT3（Y705）和总STAT3的代表性Western blot和定量分析表明，FTO抑制了瘦素诱导的STAT3酪氨酸磷酸化。C）共转染细胞中pSTAT3（S727）和总STAT3的代表性蛋白质印迹，显示FTO抑制瘦素介导的STAT3丝氨酸磷酸化的减少。D）共同转染的HuH7细胞中pPKB（S473）和PKB蛋白的代表性Western blot和定量分析表明，FTO抑制了瘦素诱导的PKB磷酸化。数据是手段 ± 扫描电镜（n = 3-6/组）*第页 < 与未经处理的对照细胞相比，0.05#第页 < 与经处理的对照细胞相比为0.05。
图4
图4
FTO调节共同转染HuH7细胞中活化STAT3的下游事件。HuH7细胞与LepRb和FTO载体（空白载体作为对照）共转染36小时。然后，在三小时瘦素刺激（100 ng/mL）之前，将细胞血清饥饿16小时。A）FTO过度表达对瘦素刺激的共转染HuH7细胞G6P mRNA水平的影响，通过实时RT-PCR测量，并相对于未经处理的对照共转染的HuH7细胞核表达。B）FTO过表达对共转染HuH7细胞mtDNA数量的影响。数据是手段 ± 扫描电镜（n = 6/组）*第页 < 与未经处理的对照细胞相比，0.05A）或模拟转染细胞B）G6P：葡萄糖6磷酸酶。TBP：TATA盒结合蛋白。
图5
图5
小鼠肝脏中FTO的过度表达破坏了STAT3通路。使用编码人类FTO或GFP（作为对照）蛋白的重组腺病毒感染小鼠10天（2.10天）后，FTO在小鼠肝脏中过度表达8ifu/g体重）。A）感染编码人类FTO或GFP（作为对照）蛋白的重组腺病毒10天的肝细胞核部分pSTAT3（Y705）和SET7蛋白的代表性蛋白质印迹和定量分析。带有线粒体部分标记的对照表明，细胞核部分中不存在pS-STAT3。B）感染肝脏线粒体部分pSTAT3（S727）和VDAC的典型蛋白质印迹和定量分析。带有细胞核部分标记的对照表明，线粒体部分中不存在pY-STAT3。C）实时PCR法测定Ad-GFP和Ad-FTO小鼠肝脏中G6P、PEPCK、PGC1α和FOXO1αmRNA水平，并与Ad-GFP-小鼠进行比较。数据为平均值 ± 扫描电镜（n = 4/组A类和n = 6/组B类). *第页 < 与Ad-GFP小鼠相比，0.05。
图6
图6
小鼠肝脏中FTO过度表达调节线粒体密度和功能。用编码人FTO或GFP（对照）蛋白的重组腺病毒感染小鼠肝脏10天（2.108ifu/g体重）。A）FTO对mtDNA数量的影响，计算为COX1与亲环素A DNA水平的比值，并通过实时PCR在感染小鼠的肝脏中进行测量。B）FTO对Ad-GFP和Ad-FTO小鼠肝脏中通过实时PCR测量的POLG1、POLG2、SSBP1、TFAM、NRF1、NRF2、COX3 mRNA水平的影响。C）FTO对Ad-GFP和Ad-FTO小鼠肝线粒体耗氧量的影响。数据是手段 ± 扫描电镜（n = 5个/组）*第页 < 与GFP感染小鼠相比，0.05。
图7
图7
小鼠肝脏中FTO过度表达影响瘦素作用和葡萄糖稳态。用编码人类FTO或GFP（对照）蛋白的重组腺病毒感染小鼠肝脏10天（2.10天）8ifu/g体重）。A）隔夜禁食后，用瘦素（1μg/g）ip注射感染小鼠30分钟。钩体蛋白治疗感染小鼠肝脏中pPKB（S473）和PKB蛋白的代表性蛋白质印迹和定量分析。请注意，显示了同一凝胶的四个部分。B）禁食6小时后对感染小鼠进行葡萄糖耐量试验，并对曲线下面积进行相应的定量分析。B）禁食6小时后对感染小鼠进行胰岛素耐受性试验，并对曲线下面积进行相应的定量分析。数据是手段 ± 扫描电镜（n = 3/组A类和n = 8/组B-C）.*p（磅） < 与GFP感染小鼠相比，0.05。
图8
图8
FTO通过LepRb-STAT3信号通路调节瘦素作用和葡萄糖稳态的模型。A）瘦素与其受体的结合触发JAK2的激活和酪氨酸残基（Y705）上STAT3的磷酸化。这种修饰导致STAT3蛋白重新定位到细胞核，在细胞核中作为二聚体调节基因表达（SOCS3和LepR上调，G6P降低）。我们的数据进一步表明，FTO可能是肝细胞中STAT3上调基因。B）FTO过度表达降低Y705 STAT3磷酸化，减少其核转位，导致SOCS3和LepRb下调，G6P mRNA水平上调。恰恰相反，FTO过度表达诱导STAT3的S727磷酸化，有利于其线粒体定位，从而诱导线粒体密度和功能。所有这些影响在体内都与高瘦素血症、高血糖、高瘦素血症和葡萄糖不耐受有关。总之，这些数据表明FTO控制肝脏中的瘦素作用和葡萄糖代谢。
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