KLF7在鸡脂肪细胞中的作用及机制研究

Transcription factor KLF7 regulates chicken preadipocyte proliferation and differentiation. However, its roles in adipocytes remain unknown. We previously generated adipocyte-specific KLF7 knockout mice using Cre/loxP recombination system, and the phenotypic analysis results showed that, when fed a normal chow diet, the adipocyte-specific KLF7 knockout mice had less body weight and adipose tissue mass, and smaller adipocyte size than the wild-type mice. These phenotypic changes suggest that KLF7 plays an important role in chicken adipocytes. The aim of this project is to elucidate the role and molecular mechanism of KLF7 in chicken adipocytes. First, we will silence KLF7 expression in chicken adipocytes by using reverse siRNA transfection, investigate the effects of KLF7 knockdown on adipocyte phenotypes such as chicken adipocyte size, adipocyte dedifferentiation, proliferation, apoptosis, and lipid metabolism. Second, we will investigate the effect of KLF7 knockdown on the transcriptome and secretome of chicken adipocytes using RNA-seq and iTRAQ. Last, we will screen out the potential KLF7 target genes in chicken adipocytes by using bioinformatics tools, perform experimental verification, and dissect their roles in chicken adipocytes. Our project will contribute to the understanding of molecular mechanisms underlying maintenance of chicken adipocyte phenotype and function, and lay the foundation for unraveling the molecular mechanisms of chicken fatness trait formation, and controlling excessive fat in broiler chicken.

转录因子KLF7调控鸡前脂肪细胞的增殖和分化，但它在鸡脂肪细胞中的作用尚不清楚。我们前期利用Cre/LoxP重组系统建立了脂肪细胞特异性KLF7基因敲除小鼠，小鼠表型的初步分析发现，在饲喂正常日粮的情况下与野生型小鼠相比，脂肪细胞特异性KLF7基因敲除鼠表现为体重减轻，脂肪量减少，脂肪细胞体积变小。敲除小鼠的这些表型变化提示KLF7在脂肪细胞中发挥重要作用。为揭示KLF7在鸡脂肪细胞中的作用及机制，本项目拟采用siRNA反向转染法分析敲低KLF7基因对鸡脂肪细胞大小、去分化、增殖、凋亡及脂肪代谢等的影响；利用RNA-seq和iTRAQ技术分析敲低KLF7基因对鸡脂肪细胞转录组和分泌蛋白质组的影响；利用生物信息学方法筛选KLF7在鸡脂肪细胞中的靶基因并进行实验验证和功能分析。本研究将增进人类对鸡脂肪细胞表型和功能维持机制的了解，为最终揭示鸡脂肪性状形成的分子机制以及控制鸡脂肪过度蓄积奠定基础。

转录因子KLF7是脂肪细胞分化的负调控因子，但是其在脂肪细胞表型维持和功能中的作用和机制尚不清楚。本项目开展了敲低KLF7对鸡脂肪细胞的增殖、去分化、凋亡、脂肪合成、脂肪分解和转录组的影响分析，以及过表达KLF7对鸡脂肪细胞分泌组的影响分析；开展了脂肪组织特异性KLF7敲除（KLF7AdKO）对高脂料诱导鼠肥胖的影响研究。在这些工作基础上，本项目探究了KLF7在鸡脂肪细胞表型维持和功能中的作用机制。研究发现，敲低KLF7显著促进鸡脂肪细胞的增殖和脂肪合成，抑制鸡脂肪细胞的脂肪分解。脂肪组织特异性敲除鼠研究发现，在饲喂高脂料情况下，15周龄KLF7AdKO鼠和野生型鼠腹股沟白色脂肪组织（iWAT）和附睾白色脂肪组织（eWAT）的体积差异不明显，但20周龄和27周龄KLF7AdKO鼠的iWAT和eWAT的体积均明显大于对照组小鼠。组织学分析发现，在饲喂高脂料的情况下，15周龄KLF7AdKO鼠的iWAT和eWAT脂肪细胞的大小与对照组小鼠相比无明显差异，但20周龄及27周龄KLF7AdKO鼠的iWAT 和eWAT的脂肪细胞大于野生型小鼠。KLF7在脂肪细胞中的作用机制分析发现，NRG4、GATA3及IL6等是KLF7的靶基因。本项目解析了鸡NRG4和TGFBR2的基因组结构和转录异构体，发现NRG4存在选择性转录起始位点、选择性拼接、选择性多聚腺苷酸化以及内含子滞留和隐含外显子，这导致鸡NRG4基因存在多个转录异构体，发现鸡NRG4有3个蛋白异构体；发现鸡TGFBR2基因内部存在1个鸡特有的5.5 kb串联重复片段，该重复序列导致鸡TGFBR2的两个蛋白异构体（cTGFBR2-2和cTGFBR2-3）存在两个ecTbetaR2结构域。本项目的研究成果增进了人类对KLF7在脂肪细胞中作用的认识，有助于最终揭示脂肪细胞表型维持和功能的分子机制。