核受體因子PPARγ的研究進展

林婄婄，高中元，喬利英，劉文忠

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山西 太谷 030801）

過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）是調(diào)節(jié)目標基因表達的核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，1990年Issemann等首先發(fā)現(xiàn)了這種能被一類脂肪酸樣化合物過氧化物酶體增殖劑（PP）激活的物質(zhì)，因而被命名為PP激活受體（PPAR）。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，PPAR可分為α、β（或δ）和γ三種類型，其中PPAR主要表達于脂肪組織及免疫系統(tǒng)，與脂肪細胞分化、新陳代謝、癌癥、炎癥和動脈硬化等有密切關(guān)系。

1 PPARγ的定位與結(jié)構(gòu)

人類的PPARγ基因定位于3號染色體短臂（3p25），有10個外顯子，基因全長超過150kb，由于不同啟動子利用以及選擇性剪切產(chǎn)生了4種mRNA異構(gòu)體：PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3 和 PPARγ4。小鼠、牛、雞和豬的PPARγ基因分別位于6、22、12和13號染色體上，其中小鼠PPARγ1的cDNA與人的一致性達91%。迄今為止，在小鼠、牛和豬中只發(fā)現(xiàn)2種mRNA異構(gòu)體，PPARγ1和 PPARγ2。

PPARγ的結(jié)構(gòu)和其他核受體超家族成員一樣，由4個功能結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。包括一個非保守N端A/B結(jié)構(gòu)域，含有激活功能域AF-1；高保守的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DBD），含有兩個鋅指結(jié)構(gòu)；C末端配體結(jié)合區(qū)（LBD），含有依賴配體的轉(zhuǎn)錄激活功能域AF-2；在DBD和LBD之間有一個長度可變的鉸鏈區(qū)。

2 PPARγ的作用機理

PPARγ通過配體依賴性機制調(diào)控靶基因的表達，從而參與一系列生理過程。PPARγ的配體包括天然配體，如前列腺素PGJ2、亞麻酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和花生四烯酸等，以及合成配體，如噻唑烷二酮類（TZDs）、L-酪氨酸復(fù)合物、非類固醇消炎藥。PPARs與核受體家族的大多數(shù)非類固醇成員一樣，需要與RXRs結(jié)合成異二聚體發(fā)揮作用。PPAR-RXR可以與PPRE結(jié)合而發(fā)揮作用，PPRE含有兩個AGGTCA順向重復(fù)序列，中間間隔一個堿基（DR1），上游有一個AAACT元件。RXRs也不能單獨起作用，需要與核受體結(jié)合才能參與調(diào)控途徑。PPAR-RXR通過招募輔因子而改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，使組蛋白修飾（乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、相撲化、ADP核糖基化和脯氨酸異構(gòu)化），從而使轉(zhuǎn)錄因子更易接近靶基因的核心啟動子，并進行裝配。

無配體激活時，PPARγ與輔阻遏物結(jié)合，如維甲酸沉默因子、甲狀腺激素受體（SMRT）、抑制酶類[如組蛋白去乙?；福℉DAC）、組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（HMT）SUV39H1]結(jié)合的核受體輔阻遏物（N-Cor）。PPARγ可以不與PPRE結(jié)合而獨立地調(diào)控基因表達。PPARγ通過與NF-kB互作而抑制炎癥基因表達。另外，PPARγ可以通過直接互作或者與輔激活劑競爭，抑制其他轉(zhuǎn)錄因子的活化，如AP-1和STAT-1。

PPARγ激活轉(zhuǎn)錄有兩種機制：配體依賴性機制和非配體依賴性機制。PPARγ的AF-1結(jié)構(gòu)域是不依賴配體的激活功能域，在脂肪形成過程中調(diào)控PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性。研究表明，PPARγ2的AF-1區(qū)比PPARγ1多30個氨基酸，使PPARγ2轉(zhuǎn)錄活性比PPARγ1高10倍。所以，PPARγ1和PPARγ2的功能或許有所不同，PPARγ1在配體豐富的時候發(fā)揮作用，而PPARγ2在配體濃度較低時起主要作用，或許在脂肪分化前起作用。

3 PPARγ的生物學(xué)作用

3.1 PPARγ與脂肪細胞分化 PPARγ最具有脂肪組織特異性，在許多脂肪細胞基因轉(zhuǎn)錄激活前被誘導(dǎo)，對脂肪細胞的分化起著重要作用。甄鑫等對胎豬脂肪組織的研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ基因早在30日齡的胎豬脂肪組織中就已表達，并且持續(xù)到90日齡，表達量呈先升高后降低的趨勢。Tontonoz等用相對非特異性的配體激活PPARγ，較強地誘導(dǎo)了脂肪生成；當使用高親合力的PPARγ激動劑如TZDs時，脂肪生成更加強烈。Hu等還發(fā)現(xiàn)PPARγ能促進培養(yǎng)的成肌細胞轉(zhuǎn)化為脂肪細胞。成纖維細胞和成肌細胞轉(zhuǎn)染PPARγ逆轉(zhuǎn)錄病毒表達載體后能誘導(dǎo)脂肪細胞分化。PPARγ誘導(dǎo)小脂肪細胞的形成，調(diào)控LPL、脂質(zhì)細胞-脂肪酸結(jié)合蛋白（A-FABP或aP2）、乙酰輔酶A合成酶、脂肪酸合成酶與脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白（FATP）等的表達，抑制瘦素的表達。多功能干細胞經(jīng)PPARγ表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染，可誘導(dǎo)脂肪細胞的分化。這些研究結(jié)果充分顯示，PPARγ在脂肪細胞分化中發(fā)揮著關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用。蘇勝彥等研究表明，郎德鵝填飼后腹脂中PPARγ基因mRNA的表達量極顯著高于對照組。PPARγ基因敲除小鼠在高脂肪飲食條件下，體重和體內(nèi)脂肪含量顯著低于對照組。

3.2 PPARγ與脂質(zhì)代謝 PPARγ能激活許多脂肪細胞特異基因的啟動子。PPRE常位于脂質(zhì)代謝相關(guān)蛋白或酶基因的上游，如編碼脂肪酸結(jié)合蛋白、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、脂蛋白脂酶、過氧化物酶體脂肪酸氧化酶系及脂酰CoA去飽和酶等基因。PPARγ與PPRE結(jié)合可激活上述基因表達，表明PPARγ參與脂質(zhì)代謝的許多環(huán)節(jié)。PPARγ能夠誘導(dǎo)肝細胞表達載脂蛋白、脂肪酸氧化酶系與脂蛋白脂酶等，從而促進脂質(zhì)的氧化代謝，降低血脂濃度。PPARγ的活化能夠選擇性誘導(dǎo)與脂肪酸吸收相關(guān)的基因在脂肪組織中表達，如脂蛋白脂酶、脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白與酰基-CoA合成酶基因等，但并不改變這些基因在肌肉組織中表達，從而導(dǎo)致脂肪酸在肌肉組織中的相對缺失。

3.3 PPARγ與腫瘤 PPARγ在多種腫瘤中表達，如乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌等，經(jīng)PPARγ的配體作用后能抑制上述細胞增殖、促進分化、誘導(dǎo)凋亡和抑制血管的生成，暗示PPARγ在癌癥的生成中起重要作用。

3.3.1 抑制腫瘤增殖機制 在羅格列酮作用下，PPARγ可以上調(diào)人巨噬細胞、結(jié)腸直腸癌、MCF7乳腺癌、3T3-L1脂肪細胞和C2C12骨骼肌細胞中PTEN基因的表達，同時伴隨PI-3K活性的降低，用抑制劑處理PPARγ或者是基因敲除后，對PTEN的表達無作用。在PPARγ的配體作用下，PTEN和p21的表達量增加，抑制肺癌細胞的增殖。在胰癌細胞系中，格列酮類誘導(dǎo)p21的表達，使細胞周期停留在G1期。

3.3.2 促腫瘤細胞凋亡機制 PPARγ通過誘導(dǎo)細胞凋亡而抑制腫瘤的生長。Ohta等研究表明TDZ和15d-PGJ2可誘導(dǎo)甲狀腺癌細胞PPARγ的表達。Martelli等研究表明，環(huán)格列酮可誘導(dǎo)PPARγ的表達，使甲狀腺腫瘤的生長受到抑制，但是在非腫瘤細胞中不能誘導(dǎo)PPARγ的表達。PPARγ的過量表達明顯會增加細胞凋亡?？偠灾潴w激活的PPARγ能誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡。

3.4 PPARγ與炎癥 PPARγ通過抑制促炎癥基因的表達而發(fā)揮抗炎作用?；罨腜PARγ可介導(dǎo)抑制單核細胞炎癥因子TNFα、IL-2和IL-6的生成，產(chǎn)生抗炎癥作用。用PPARγ的配體15-脫氧-d12，14-前列腺素處理鼠腹膜巨噬細胞，發(fā)現(xiàn)降低了IFNα的表達。用15-脫氧-d12，14-前列腺素和曲格列酮處理人單核細胞，IL-1β、IL-6和TNFα的表達量明顯降低。15-脫氧-d12，14-前列腺素和曲格列酮抑制TNFα在人單核細胞巨噬細胞系U937中的表達。

PPARγ具有重要的生物學(xué)作用，尤其是在脂肪分化和脂質(zhì)代謝方面，若能全面地了解PPARγ的功能，將對畜禽肉質(zhì)品質(zhì)的改善具有重大意義。雖然有關(guān)PPARγ的研究報道已經(jīng)有很多，但仍有許多問題尚待深入研究。

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