跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息,确保你在联邦政府政府网站。

HTTP服务器

该站点是安全的。
这个https(https)://确保您连接到官方网站,并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2020年2月10日;11(1):807.
doi:10.1038/s41467-020-14384-z。

禁食诱导的FGF21信号通过JMJD3组蛋白去甲基化酶激活肝脏自噬和脂质降解

附属公司

禁食诱导的FGF21信号通过JMJD3组蛋白去甲基化酶激活肝脏自噬和脂质降解

Sangwon Byun公司等。 国家公社. .

摘要

在营养缺乏的情况下,自噬对细胞生存和能量稳态至关重要。尽管核事件在自噬调节中的重要性日益显现,但自噬基因转录的表观遗传控制仍不清楚。在这里,我们报道了快速诱导的成纤维细胞生长因子-21(FGF21)信号通过Jumonji-D3(JMJD3/KDM6B)组蛋白去甲基化酶激活肝脏自噬和脂质降解。在FGF21信号传导后,JMJD3表观遗传学通过组蛋白H3K27-me3去甲基化上调包括Tfeb、Atg7、Atgl和FGF21在内的全球自噬网络基因,导致自噬介导的脂质降解。机制上,FGF21信号激活的PKA在Thr-1044处磷酸化JMJD3,增加其核定位,并与核受体PPARα相互作用,以转录激活自噬。肥胖小鼠服用FGF21以JMJD3依赖性方式改善自噬缺陷和肝脂肪变性。值得注意的是,在非酒精性脂肪性肝病患者中,JMJD3、ATG7、LC3和ULK1的肝脏表达显著降低。这些发现表明,FGF21-JMJD3信号转导表观遗传学将哺乳动物的营养剥夺与肝脏自噬和脂质降解联系在一起。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图1
图1。JMJD3表观遗传学激活肝脏自噬网络基因。
JMJD3-floxed小鼠感染AAV-TBG-Cre或对照AAV-GFP 12周,然后禁食16周小时。实验大纲(顶部)和IB在肝脏和肠道中检测到的JMJD3水平(底部)。b条RNA-seq:自噬相关基因mRNA水平变化的热图(n个 = 3只老鼠)。c(c)ChIP-seq:归一化H3K27-me3在参与自噬途径的肝脏基因处达到峰值(UCSC基因组浏览器)。下调基因和H3K27-me3水平升高的基因的文氏图(顶部),在JMJD3的肝脏特异性下调后,以及肝脏基因的G/O分析(底部),显示H3K17-me3的水平升高和表达降低。e(电子)禁食16天小鼠肝脏中指示基因的mRNA水平h(Fs)或refed(Fd)表示6禁食10小时后用q-RTPCR测量h(n个 = 5-10只小鼠)。(f),ChIP测定:JMJD3下调对(f)H3K27-me3水平和JMJD3在指示基因上的占有率(n个 = 3只老鼠)。源数据作为源数据文件提供。所有值均表示为平均值±SD。使用e(电子)Bonferroni后验的双向方差分析*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01,NS无统计学意义。
图2
图2。JMJD3促进肝脏自噬,包括脂类吞噬。
用IB检测感染AAV-TBG-Cre或AAV-GFP 12周和禁食16周的JMJD3漂浮小鼠的指示肝蛋白h.p62和LC3-II/LC3-I比率的相对带强度低于斑点(左,n个 = 5只老鼠)。通过IHC检测的肝切片的代表性图像中的LC3和p62(中间)和LC3点/细胞的数量(右,n个 = 10个肝细胞)(比例尺 = 10LC3为μm,50μm(对于p62)。b条用IB法测定感染Ad-empty(GFP)或Ad-JMJD3 4周并禁食8周的C57BL/6小鼠的指示肝蛋白水平小时(n个 = 3只老鼠)。c(c),用表达质粒或JMJD3 siRNA转染Hepa1c7细胞72h,在HBSS中培养2小时。c(c)典型共焦图像和GFP-LC3-II点/细胞的平均数量(右,n个 = 10个单元格)显示(比例尺 = 5微米)。用BODIPY(红色)对细胞进行脂滴染色,并通过共焦显微镜成像。合并图像中GFP-LC3点和BODIPY的共放大由白色箭头指示。与脂质染色共同定位的荧光点数量(右,n个 = 20个单元格)显示(比例尺 = 5微米)。e(电子)C57BL/6小鼠被喂食正常饮食(ND)或高脂肪饮食(HFD)8周,然后按指示注射腺病毒4周。e(电子)通过IB测定肝脏中指示蛋白质的水平(n个 = 3只老鼠)。LC3-I/LC3-II的波段强度与第一条通道中的波段强度之比如图所示。(f)油红O(ORO)和H&E(比例尺)染色的肝脏切片中的脂质 = 50微米)。肝甘油三酯(TG)和血清β-羟丁酸(β-HDB)水平(n个 = 5只老鼠)。源数据作为源数据文件提供。所有值均表示为平均值±SD。使用(,c(c),)曼-惠特尼试验或Bonferroni后测的双向方差分析*P(P) < 0.05,**P < 0.01,NS无统计学意义。
图3
图3。禁食诱导的FGF21促进肝脏自噬。
c(c)FGF21漂浮或FGF21-LKO小鼠禁食(Fs)24h、 或参考(Fd)24禁食后h。IB检测肝脏提取物中的LC3和p62水平。LC3-II/I和p62条带强度的比值显示在印迹下方。(n个 = 3只老鼠)。b条IHC分析检测到LC3或p62。肝脏切片的代表性图像和LC3-II点/细胞的平均数量(右,n个 = 10个肝细胞)(比例尺 = 10LC3为μm,50μm(对于p62)。c(c)q-RTPCR测定指示基因的mRNA水平(n个 = 5-8只小鼠)。IB检测到的指示肝蛋白,其LC3-II/I与p62条带强度相对于第一条线的比值如印迹所示(n个 = 3只老鼠)。e(电子),(f)用FGF21(0.1)治疗C57BL/6小鼠mg/kg)用于3小时。e(电子)FGF21对指示基因JMJD3(左)和H3K27-me3(右)水平占用的影响(n个 = 3只老鼠)。(f)用q-RTPCR测定肝脏mRNA水平(n个 = 6-8只小鼠)。siRNA介导的FGF21下调对M199或HBSS培养基孵育的PMH中指示蛋白水平的影响。小时用siFGF21或对照RNA转染PMH 48h,感染Ad-JMJD3或Ad-empty 24小时h.细胞在无血清或完全M199培养基中培养12h和指示蛋白的水平由IB测定(n个 = 2个培养皿)。源数据作为源数据文件提供。所有值均表示为平均值±SD。使用(f)Mann–Whitney测试或b条,c(c),e(电子)Bonferroni后验的双向方差分析*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01,NS无统计学意义。
图4
图4。FGF21诱导的肝脏自噬在很大程度上依赖于JMJD3。
c(c)JMJD3-floxed小鼠感染AAV-TBG-Cre或AAV-GFP 12周(n个 = 6只小鼠/组),并静脉注射载体或FGF21(0.1mg/kg)用于3小时。指示的肝蛋白通过IB检测(n个 = 3只老鼠)。b条通过IHC在肝脏切片中检测到LC3或p62,并量化LC3-II点/细胞的数量(右,n个 = 10个肝细胞)(比例尺 = 10LC3为μm,50μm(对于p62)。c(c)通过q-RTPCR测量指示自噬相关基因的肝脏mRNA水平(n个 = 5只老鼠)。,e(电子)将来自JMJD3漂浮小鼠的PMH感染AAV-TBG-GFP或AAV-TBC-Cre 72h、 并用载体或FGF21(100ng/ml),适用于12小时。IB测定的指示蛋白质水平(n个 = 3道培养皿)。e(电子)细胞甘油三酯(TG)水平(n个 = 10道文化菜肴)。(f)用GFP-LC3质粒和对照(siC)或JMJD3 siRNA转染Hepa1c7细胞。72岁之后h、 细胞补充4006μM油酸在含有无血清DMEM的载体或100中孵育前h12 ng/ml FGF21h.用BODIPY(红色)对细胞进行脂滴染色,并通过共焦显微镜成像。合并图像中GFP-LC3点(绿色)和BODIPY的共放大由白色箭头指示。平均数/单元格(右,n个 = 20个细胞)的荧光斑点,与脂质染色共同定位(比例尺 = 5微米)。源数据作为源数据文件提供。所有值均表示为平均值±SD。使用(b条,c(c),e(电子),(f))Bonferroni后测的双向方差分析**P(P) < 0.01,NS无统计学意义。
图5
图5。JMJD3协同激活PPARα诱导肝脏自噬。
ChIP-seq检测到PPARα顺反义体基因和肝脏JMJD3下调抑制的肝脏基因的文氏图(顶部)(如图1b所示)。重叠基因的G/O分析(底部)。b条禁食WT或PPARα-KO小鼠24天h或参考24禁食后h(Fd)。通过IB测量肝脏提取物中的LC3水平,LC3-II/I比率显示在斑点下方(顶部,n个 = 3只老鼠)。所示基因的mRNA水平(底部,n个 = 5只老鼠)。c(c)用AAV-GFP或AAV-Cre感染JMJD3-floxed小鼠的PMH 72h,用车辆或WY14643处理12h.通过IB检测指示的蛋白质,LC3-II/I比率显示在印迹下方(顶部,n个 = 3个培养皿)。所示基因的mRNA水平(底部,n个 = 5只老鼠)。C57BL/6或PPARα-KO小鼠禁食1次h,用车辆处理或0.1mg/kg FGF21 3h.通过IB测量肝脏LC3水平,LC3-II/I比率显示在斑点下方(顶部,n个 = 3). 所示基因的mRNA水平(底部,n个 = 5只老鼠)。e(电子)IHC检测到LC3和p62。肝脏切片的代表性图像(左)和平均点状细胞数(右,n个 = 10个肝细胞)显示(比例尺 = 10LC3为μm,50μm(对于p62)。(f)re-ChIP:肝细胞转染PPARαsiRNA,72h后,用FGF21处理细胞2h.免疫沉淀PPARα,然后免疫沉淀JMJD3,并富集特菲布,附件7,Atgl公司序列已确定(n个 = 3道培养皿)。用含有PPARα结合位点或突变位点的荧光素酶报告子转染Hepa1c1c7细胞特菲布附件7以及所示的质粒和siRNA。36岁以后h、 细胞用50μM WY14643和100ng/ml FGF21过夜。荧光素酶活性归一化为β-半乳糖苷酶活性(n个 = 4道培养皿)。源数据作为源数据文件提供。b条数值表示为平均值±SD。使用一个-或b条(f)Bonferroni后测的双向方差分析**P(P) < 0.01.
图6
图6。FGF21激活的PKA使JMJD3磷酸化对自噬诱导至关重要。
LC-MS/MS分析的实验大纲(顶部)和光谱,确定含有磷酸化Thr-1044的JMJD3肽(底部)。b条如图所示,用质粒转染PMH,48小时后h、 用载体或FGF21(100ng/ml)30IP/IB检测最小p-Thr-JMJD3水平,IB检测输入蛋白(n个 = 3道培养皿)。c(c)用JMJD3表达质粒转染Hepa1c7细胞,并用载体或FGF21处理30最小标记-JMJD3(绿色)通过免疫荧光(比例尺)检测 = 5微米)。按照指示用JMJD3表达质粒转染PMH,并用载体或FGF21处理30CoIP最小值(左)或2h代表qRT-PCR(右)。IB检测到的鞭毛JMJD3免疫沉淀物或输入物中的PPARα(左)和指示基因的mRNA水平(右,n个 = 3道培养皿)。e(电子)FGF21-floxed或-LKO小鼠禁食24天h或参考24禁食后h。IB(左)检测蛋白质水平,IP/IB(右)检测p-Thr JMJD3(n个 = 3只老鼠)。(f)C57BL/6小鼠用0.1mg/kg FGF21 3然后,用IB检测PKA、ERK和JMJD3的磷酸化水平(n个 = 3只老鼠)。免疫沉淀标记物JMJD3与ATP、PKA或ERK1/2孵育,IB检测p-Thr-JMJD3水平。小时融合到GST的JMJD3片段示意图(顶部)。IB检测PKA或ERK1/2与GST-JMJD3蛋白的结合(底部)。用FGF21和载体或PKA(H89,10)治疗PMHμM)或MEK/ERK(PD98059,40μM)30的抑制剂最小p-Thr-JMJD3水平通过IP/IB检测(顶部)并量化(底部,n个 = 4道培养皿)。源数据作为源数据文件提供。,数值表示为平均值±SD。使用(,)Bonferroni后测的双向方差分析**P(P) < 0.01,NS无统计学意义。
图7
图7。FGF21介导的肥胖小鼠自噬缺陷和肝脂肪变性的逆转依赖于JMJD3。
喂食HFD 4周的JMJD3-floxed小鼠被注射指示的病毒,然后每2天用载体或FGF21治疗4周,继续喂食HFD。(f) n个 = 5只小鼠/组, n个 = 3只小鼠/组。实验大纲(顶部)、体重、食物摄入量和肝脏图像。b条IHC检测H&E和油红O染色的肝脏切片中性脂质(左)和肝脏TG水平(右)(比例尺 = 50微米)。c(c)肝酰肉碱种类(左)和血清β-羟基丁酸(β-HDB)水平(右)。葡萄糖耐量试验(GTT)。e(电子)O(运行)2消耗量(左)和CO2用间接量热法测量生产(右)速率。(f)指示肝蛋白的相对mRNA水平。用IB测定小鼠肝提取物中指示蛋白的水平,LC3-II/I比率和p62带强度如印迹所示(左),用IHC检测LC3的肝切片(中),以及LC3-II点/细胞的数量(右,n个 = 10个肝细胞)(比例尺 = 10微米)。源数据作为源数据文件提供。数值表示为平均值±SD。使用(b条,c(c),e(电子)线形图,(f),)单向或Bonferroni后测的双向方差分析,以及(e(电子),条形图)学生的t吨-测试*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01,NS无统计学意义。
图8
图8。肥胖小鼠中KLB的表达可恢复FGF21信号和自噬。
喂食ND或HFD 12周的小鼠静脉注射3次h,0.1mg/kg FGF21和通过IB检测所指示的蛋白质的肝脏水平(左,n个 = 3只老鼠)。所示蛋白质的带强度比率如图所示(右).b类给小鼠喂食HFD的时间和mRNA水平Klb、JMJD3、Fgfr1和Fgfr4通过q-RTPCR测量(n个 = 3只老鼠)。c(c)喂食HFD 8周的小鼠注射AAV-TBG-KLB或AAV-TBG-GFP。四周后,用溶媒或0.1对小鼠进行静脉注射mg/kg FGF21 3h、 用IB(n = 2只老鼠)。源数据作为源数据文件提供。,b条数值表示为平均值±SD。使用使用Bonferroni或b条Dunnett后验的单因素方差分析*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01和NS,统计上不显著。
图9
图9。的表达式JMJD3、TFEBNAFLD患者自噬基因减少。
对正常、单纯脂肪变性和NASH纤维化患者的肝脏样本进行分析。q-RTPCR测定指示基因的mRNA水平(n个 = 15人)。b条IB检测肝脏样本中指示蛋白质的水平(左,n个 = 4正常,n个 = 5名患者,3至4个混合样本/车道)和量化(右侧)。c(c)IHC在肝脏切片中检测到LC3、JMJD3和ATG7。LC3点由黄色箭头(比例尺)指示 = 10LC3为μm,50JMJD3和ATG7为μm)。源数据作为源数据文件提供。,b条数值表示为平均值±SD。使用,b条Bonferroni后测的单向方差分析*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01,NS无统计学意义。模型:作为对禁食的反应,JMJD3在小鼠肝细胞中通过FGF21信号激活的PKA在Thr-1044处磷酸化,促进其核定位和与核受体PPARα的相互作用,表观遗传学诱导参与自噬和脂质降解的基因转录,包括Atg7、Ulk1、Atgl、Tfeb和Pgc-1α,作为正前馈回路,JMJD3和FGF21表达式。当禁食持续时,诱导的肝脏FGF21以自分泌方式维持FGF21-JMJD3自噬轴的激活。

类似文章

引用人

工具书类

    1. 莱文B,克林斯基DJ。自我暗示的发展:自噬的分子机制和生物功能。开发单元。2004;6:463–477. doi:10.1016/S1534-5807(04)00099-1。-内政部-公共医学
    1. 水岛N,小松M.自噬:细胞和组织的修复。单元格。2011;147:728–741. doi:10.1016/j.cell.2011.10.026。-内政部-公共医学
    1. Singh R等。自噬调节脂质代谢。自然。2009;458:1131–1135. doi:10.1038/nature07976。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Levine B,Kroemer G.自噬在疾病发病机制中的作用。单元格。2008年;132:27–42. doi:10.1016/j.cell.2007.12.018。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Yang L,Li P,Fu S,Calay ES,Hotamisligil GS。肥胖时肝脏自噬缺陷会促进内质网应激并导致胰岛素抵抗。单元格元数据。2010;11:467–478. doi:10.1016/j.cmet.2010.04.005。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

MeSH术语