研究表明,肥胖和2型糖尿病的发病机理受到表观遗传的调控。然而,关于其的详细信息尚不清楚,例如在胰腺细胞中调节环境影响的关键转录因子。
在本研究中,为了分析源自饮食诱导的肥胖(DIO)小鼠模型的胰岛的全基因组顺式调节谱和转录组,研究人员进行了染色质免疫沉淀以及组蛋白H3赖氨酸27乙酰化的高通量测序(ChIP-Seq)(组蛋白) H3K27ac)和高通量RNA测序。通过从头基序分析检查富含差异H3K27ac区域的转录因子结合基序。对于预测的转录因子,通过含有及不含有棕榈酸盐处理的INS-1(大鼠β细胞系)中转染特异性siRNA来进行功能敲除实验。通过ChIP和定量RT-PCR评估可能的靶基因的表观基因组和转录变化。
结果显示,在长期喂食高脂肪饮食后,C57BL/ 6J小鼠肥胖且出现轻度葡萄糖不耐受。在其中39,350个胰岛顺式- 调节区域,分别有13,369和4610元件显示ChIP-Seq信号的增加和减少,这与基因表达的全局变化显著相关。值得注意的是,增加的H3K27ac显示出独特的基因组定位,主要在近端启动子区域,通过de novo motif分析揭示位核呼吸因子1(NRF1),GA重复结合蛋白α(GABPA)和肌细胞增强因子2A(MEF2A)的富集元素。而减少的H3K27ac在v-maf肌肉腱膜纤维肉瘤癌基因家族蛋白K(MAFK)(一种已知的β细胞负调节因子)富集。通过siRNA对NRF1,GABPA或MEF2A的敲低,发现INS-1细胞表现出脂肪酸β-氧化基因的下调,与H3K27ac的减少同时发生。此外,与DIO小鼠中的表观基因组一致,棕榈酸处理引起H3K27ac增加和β-氧化基因的诱导; 当NRF1,GABPA或MEF2A被抑制时,这些反应不灵敏。
这些结果表明DNA结合蛋白和脂肪酸信号在肥胖诱导的β细胞功能的表观基因组调节中的新作用。
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