TCF7L2通过PI3K/Akt信号通路调控胰岛β细胞功能的研究

GWAS showed TCF7L2 SNPs are tightly associated with T2DM, which confirmed by our study in chinese Han population（Wen J,et al.PLoS One.2010;5:e9153）.It is shown that TCF7L2 can modulate insulin secretion and βcell proliferation /apoptosis, but the underlying mechanism is unclear. Our group have established gene profile transcriptionally regulated by TCF7L2 in MIN6 cells by using ChIP-seq technique,and we found that Pik3r1 is a candidate gene which could be transcriptionally regulated by TCF7L2.Cellular level research showed that overexpression of TCF7L2 can inhibit the expression of both Pik3r1 gene and its coding protein PI3K p85. We also presented evidence that continuing glucose perfusion in vivo increased TCF7L2 expression in rat islet cells, decreased expression of PI3K p85, and then activated Akt/BAD signaling pathway, sequentially resulted in proliferation of βcells and growth of mass. Based on these observation, Our group firstly propose that there exists a signaling pathway of TCF7L2-PI3K/Akt in isletβcells. In the future study, we will verify this hypothesis at cellular,T2DM animal models and βcells-specific TCF7L2 knockout mice levels .

GWAS研究显示TCF7L2基因多态性与2型糖尿病密切相关，本课题组在国内首次证实TCF7L2 与汉族人群2型糖尿病显著相关（Wen J,et al.PLoS One.2010;5:e9153）.研究显示，TCF7L2能够调节胰岛素分泌和胰岛β细胞的增殖/凋亡，但分子机制不明。课题组利用ChIP-seq技术建立了TCF7L2在MIN6细胞内的转录调控基因谱，提示TCF7L2是Pik3r1基因的转录因子，细胞水平的研究发现过表达TCF7L2能够抑制Pik3r1基因及其编码蛋白PI3K p85的表达，持续葡萄糖灌注能够引起大鼠胰岛细胞TCF7L2表达增加，PI3K p85表达减少，Akt/BAD信号通路激活，导致胰岛β细胞的增殖和重量明显增加。课题组首次提出胰岛β细胞内存在"TCF7L2-PI3K/Akt"信号通路,并将在细胞、糖尿病动物模型以及TCF7L2基因特异剔除小鼠模型等层面进行验证。

近年来,全基因组关联研究(GWAS)证实转录因子7类似物2（TCF7L2）是糖尿病易感性最强的基因之一，OR值约1.46。本课题组在国内首次证实TCF7L2与上海汉族人群2型糖尿病显著相关。TCF7L2 基因编码的蛋白是Wnt 信号通路关键的转录因子,在许多组织中皆有表达, 包括胰岛β细胞和小肠内分泌细胞。研究显示,该基因风险变异体与胰岛素分泌下降有关，但具体分子机制尚不明确。课题组利用ChIP-seq技术首次发现Pik3r1（编码PI3K p85蛋白）是受TCF7L2调控的靶基因。在体内，PI3K/Akt信号通路对胰岛细胞增殖及胰岛素分泌起到至关重要的作用。至于TCF7L2对Pik3r1基因有何种调控作用,目前尚不清楚。为了明确TCF7L2对 Pik3r1基因的调控作用，课题组用ChIP-PCR 研究TCF7L2 与Pik3r1 基因启动子区域结合的DNA 序列，并明确二者间的调控作用；不同浓度葡萄糖及胰岛素干预MIN6细胞，检测TCF7L2及下游靶基因的mRNA及蛋白表达水平、胰岛素分泌水平、MIN6细胞增殖情况；构建TCF7L2过表达及敲低慢病毒稳转株，观察其对Pik3r1基因和p85蛋白表达的影响，Akt的磷酸化水平及其胰岛素分泌及MIN6细胞增殖情况；再根据p85 蛋白的表达水平，选择性的过表达p85 或者敲低p85，观察下游一系列效应因子变化及胰岛素分泌情况。建立TCF7L2胰岛组织特异性基因剔除小鼠模型及观察其表型。ChIP-PCR明确TCF7L2与Pik3r1基因启动子区域结合的DNA序列。随着葡萄糖浓度或胰岛素浓度增高，TCF7L2表达逐渐增高，Pik3r1基因表达降低,下游Akt/BAD磷酸化水平增高，胰岛素分泌增加，细胞增殖增强。过表达 TCF7L2 能够抑制 Pik3r1 基因及其编码蛋白 PI3K p85 的表达, 激活Akt/BAD 信号通路，MIN6细胞的增殖明显增加；构建得到TCF7l2-Mip Cre小鼠，并对其表型进行了初步探究。本研究首次明确了Pik3r1基因是受TCF7L2转录调控的靶基因，并且TCF7L2可以通过抑制Pik3r1基因的表达使PI3K/AKT通路激活，胰岛素分泌增加并促进胰岛细胞增殖。从而提出，在胰岛β细胞内存在“TCF-PI3K/Akt”信号通路,并发现该通路对胰岛细胞的增殖胰岛素分泌的调节有重要作用。