新型甲胎蛋白转录抑制因子ZBTB20的转录调节作用及其与肝癌发生的关系

肝细胞的甲胎蛋白（AFP）表达水平与其增殖分化状态密切相关。基因打靶研究显示，自主发现的新型锌指蛋白ZBTB20是AFP的关键性转录抑制因子，有关该分子的其它靶基因、转录调控机制及其与肝癌发生的关系尚不清楚。本项目利用ZBTB20的肝细胞特异性基因敲除小鼠模型，在发现其肝脏再生功能受损的基础上，拟研究内容包括：①通过转录组测序（RNA-Seq），鉴定ZBTB20基因敲除肝脏中的差异表达基因及其变异体；通过染色质免疫沉淀-深度测序（ChIP-Seq），鉴定ZBTB20结合的肝脏靶基因及其DNA结合位点；以期在全基因组水平，揭示该分子调控的肝脏靶基因；②鉴定ZBTB20的共作用分子，解析ZBTB20对AFP等靶基因的转录调节机理；③分析ZBTB20缺失对肝再生和肝癌发生的影响，探讨ZBTB20对肝细胞增殖的调节作用及其机制，揭示其调节AFP基因转录的细胞生物学内涵，为肝癌防治提供新的思路。

锌指蛋白ZBTB20是项目负责人自主发现的新分子，前期研究发现ZBTB20是甲胎蛋白（alpha-fetoprotein, AFP）基因的关键性转录抑制因子。本项目利用ZBTB20的肝细胞特异性基因敲除小鼠模型，研究该分子的肝脏靶基因、转录调控机制及其与肝癌发生的关系，以揭示肝脏ZBTB20的生理功能及其病理学作用。项目按研究计划执行，完成了预定研究目标。成功鉴定并验证了2个新的ZBTB20肝脏靶基因，首次揭示了该分子通过直接抑制果糖-1,6-二磷酸酶（fructose-1,6-bisphosphotase 1, FBP1）的基因转录，调节肝脏和胰岛beta细胞中葡萄异生通路和葡萄糖代谢，具有促进葡萄糖刺激的胰岛素分泌的重要生理功能，其缺陷可导致胰岛素分泌障碍和高血糖；研究还揭示了ZBTB20通过激活肝脏脂质合成的关键转录因子------碳水化合物反应元件结合蛋白（carbohydrate response element binding protein, ChREBP-a），调节肝脏的糖酵解和脂质合成，其缺陷可导致ChREBP和关键酶PKLR、Fasn、Elovl6和SCD1的表达下调，肝脏脂质合成与分泌障碍、低血脂，并对高糖饮食诱导的脂肪肝和胰岛素抵抗具有保护作用。明确了ZBTB20调控AFP基因所作用的DNA靶序列。利用肝大部切除后再生模型，研究发现ZBTB20是维持肝细胞EGFR正常表达所必需，其缺陷可导致肝再生过程中EGFR信号活化障碍和肝细胞增殖受抑。利用用免疫组化技术，分析了200余例肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）的临床标本中ZBTB20的表达特征及其与临床预后的关系，进一步证实了前期发现的ZBTB20在HCC中表达升高的研究结果，同时发现ZBTB20在HCC细胞中存在核浆分布特征的变化，并且这种变化与HCC转移、术后复发等临床预后密切相关，揭示了ZBTB20在肝癌发生发展过程中的病理意义。总之，该项目的研究揭示了ZBTB20在肝脏等组织中的重要生物学功能，为糖尿病、脂肪肝和肝癌的防治提供新的靶点。