想調(diào)整研究方向，獲得學(xué)術(shù)研究突破口？想獲得論文選題思路，提高發(fā)文命中率？你需要了解學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)和未來走向！賽業(yè)生物專欄《Gene of the Week》每周會(huì)根據(jù)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域介紹一個(gè)基因，詳細(xì)為您介紹基因基本信息、研究概況和應(yīng)用背景等，助您保持學(xué)術(shù)研究敏銳度，提高科學(xué)研究效率，期待您的持續(xù)關(guān)注哦。今天我們要講的主角是在非酒精性脂肪肝、肥胖及糖尿病等代謝性疾病的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用的FGF21基因。

基因基本信息

備注：標(biāo)有√的意為賽業(yè)紅鼠庫(kù)有該種保存狀態(tài)的小鼠

FGF21基因研究概況

FGF家族成員具有廣泛的促有絲分裂和細(xì)胞存活活性，并參與多種生物過程，包括胚胎發(fā)育，細(xì)胞生長(zhǎng)，形態(tài)發(fā)生，組織修復(fù)，腫瘤生長(zhǎng)和侵襲。成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21（FGF21）是一種肝細(xì)胞因子 - 即由肝臟分泌的一種激素 - 通過下丘腦室旁核中的FGF21受體通過信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單的糖攝入和對(duì)甜食的偏好，并與伏隔核內(nèi)多巴胺神經(jīng)傳遞減少相關(guān)。FGF21的功能主要表現(xiàn)在糖代謝、脂代謝及胰島素抵抗等方面。

與FGF21相關(guān)的疾病包括獲得性脂肪營(yíng)養(yǎng)不良和肝細(xì)胞透明細(xì)胞癌。其相關(guān)途徑包括脂蛋白代謝和呼吸鏈電子傳遞，化學(xué)滲透偶聯(lián)產(chǎn)生的ATP以及解偶聯(lián)產(chǎn)生的熱量。與該基因相關(guān)的基因本體論（GO）注釋包括生長(zhǎng)因子活性和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體結(jié)合。通過誘導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SLC2A1 / GLUT1表達(dá)（而不是SLC2A4 / GLUT4表達(dá)）來刺激分化的脂肪細(xì)胞攝取葡萄糖。活性需要KLB的存在。

圖1. FGF21基因的相互作用蛋白網(wǎng)圖

缺乏FGF21的小鼠不能完全誘導(dǎo)PGC-1α的表達(dá)來響應(yīng)禁食時(shí)間延長(zhǎng)，糖異生和酮生成受損。在小鼠中，通過長(zhǎng)時(shí)間禁食PPAR-α，可在肝臟中強(qiáng)烈誘導(dǎo)FGF21 ，進(jìn)而誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄共激活因子PGC-1α，并刺激肝糖異生、脂肪酸氧化和生酮。在白色脂肪組織中，PPAR-γ也會(huì)誘導(dǎo)FGF21的表達(dá)，這可能表明它還可以調(diào)節(jié)進(jìn)食狀態(tài)下的新陳代謝。嚙齒動(dòng)物和食用低蛋白飲食的人類中會(huì)誘導(dǎo)FGF21，飲食中必需氨基酸蛋氨酸水平的降低也會(huì)誘導(dǎo)FGF21的表達(dá)。在肝臟中特異性敲除FGF21后，小鼠發(fā)生脂肪肝和高脂血癥，并且血清酮體水平降低。

FGF21 基因在人體組織的表達(dá)

圖2. 人和小鼠FGF21 基因mRNA相對(duì)表達(dá)量

推薦文獻(xiàn)：

1. Stephanie von Holstein-Rathlou S, BonDurant LD, Peltekian L, Naber MC, Yin TC, Claflin KE, Urizar AI, Madsen AN, Ratner C, Holst B, Karstoft K, Vandenbeuch A, Anderson CB, Cassell MD, Thompson AP, Solomon TP, Rahmouni K, Kinnamon SC, Pieper AA, Gillum MP, Potthoff MJ (February 2016). "FGF21 Mediates Endocrine Control of Simple Sugar Intake and Sweet Taste Preference by the Liver". Cell Metabolism. 23 (2): 335–43.

2. Talukdar S, Owen BM, Song P, Hernandez G, Zhang Y, Zhou Y, Scott WT, Paratala B, Turner T, Smith A, Bernardo B, Müller CP, Tang H, Mangelsdorf DJ, Goodwin B, Kliewer SA (February 2016). "FGF21 Regulates Sweet and Alcohol Preference". Cell Metabolism. 23 (2): 344–9.

3. Frayling TM, Beaumont RN, Jones SE, Yaghootkar H, Tuke MA, Ruth KS, Casanova F, West B, Locke J, Sharp S, Ji Y, Thompson W, Harrison J, Etheridge AS, Gallins PJ, Jima D, Wright F, Zhou Y, Innocenti F, Lindgren CM, Grarup N, Murray A, Freathy RM, Weedon MN, Tyrrell J, Wood AR (April 2018). "A Common Allele in FGF21 Associated with Sugar Intake Is Associated with Body Shape, Lower Total Body-Fat Percentage, and Higher Blood Pressure". Cell Reports. 23 (2): 327–336.

4. Shimazu T, Hirschey MD, Hua L, Dittenhafer-Reed KE, Schwer B, Lombard DB, Li Y, Bunkenborg J, Alt FW, Denu JM, Jacobson MP, Verdin E (December 2010). "SIRT3 deacetylates mitochondrial 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA synthase 2 and regulates ketone body production". Cell Metabolism. 12 (6): 654–61.

5. Markan KR, Naber MC, Ameka MK, Anderegg MD, Mangelsdorf DJ, Kliewer SA, Mohammadi M, Potthoff MJ (December 2014). "Circulating FGF21 is liver derived and enhances glucose uptake during refeeding and overfeeding". Diabetes. 63 (12): 4057–63.