【Gene of the Week】代谢性疾病相关基因之FGF21

想调整研究方向，获得学术研究突破口？想获得论文选题思路，提高发文命中率？你需要了解学科发展态势和未来走向！赛业生物专栏《Gene of the Week》每周会根据热点研究领域介绍一个基因，详细为您介绍基因基本信息、研究概况和应用背景等，助您保持学术研究敏锐度，提高科学研究效率，期待您的持续关注哦。今天我们要讲的主角是在非酒精性脂肪肝、肥胖及糖尿病等代谢性疾病的发病过程中发挥重要作用的FGF21基因。

基因基本信息

备注：标有√的意为赛业红鼠库有该种保存状态的小鼠

FGF21基因研究概况

FGF家族成员具有广泛的促有丝分裂和细胞存活活性，并参与多种生物过程，包括胚胎发育，细胞生长，形态发生，组织修复，肿瘤生长和侵袭。成纤维细胞生长因子21（FGF21）是一种肝细胞因子 - 即由肝脏分泌的一种激素 - 通过下丘脑室旁核中的FGF21受体通过信号传导调节简单的糖摄入和对甜食的偏好，并与伏隔核内多巴胺神经传递减少相关。FGF21的功能主要表现在糖代谢、脂代谢及胰岛素抵抗等方面。

与FGF21相关的疾病包括获得性脂肪营养不良和肝细胞透明细胞癌。其相关途径包括脂蛋白代谢和呼吸链电子传递，化学渗透偶联产生的ATP以及解偶联产生的热量。与该基因相关的基因本体论（GO）注释包括生长因子活性和成纤维细胞生长因子受体结合。通过诱导葡萄糖转运蛋白SLC2A1 / GLUT1表达（而不是SLC2A4 / GLUT4表达）来刺激分化的脂肪细胞摄取葡萄糖。活性需要KLB的存在。

图1. FGF21基因的相互作用蛋白网图

缺乏FGF21的小鼠不能完全诱导PGC-1α的表达来响应禁食时间延长，糖异生和酮生成受损。在小鼠中，通过长时间禁食PPAR-α，可在肝脏中强烈诱导FGF21 ，进而诱导转录共激活因子PGC-1α，并刺激肝糖异生、脂肪酸氧化和生酮。在白色脂肪组织中，PPAR-γ也会诱导FGF21的表达，这可能表明它还可以调节进食状态下的新陈代谢。啮齿动物和食用低蛋白饮食的人类中会诱导FGF21，饮食中必需氨基酸蛋氨酸水平的降低也会诱导FGF21的表达。在肝脏中特异性敲除FGF21后，小鼠发生脂肪肝和高脂血症，并且血清酮体水平降低。

FGF21 基因在人体组织的表达

图2. 人和小鼠FGF21 基因mRNA相对表达量

推荐文献：

1. Stephanie von Holstein-Rathlou S, BonDurant LD, Peltekian L, Naber MC, Yin TC, Claflin KE, Urizar AI, Madsen AN, Ratner C, Holst B, Karstoft K, Vandenbeuch A, Anderson CB, Cassell MD, Thompson AP, Solomon TP, Rahmouni K, Kinnamon SC, Pieper AA, Gillum MP, Potthoff MJ (February 2016). "FGF21 Mediates Endocrine Control of Simple Sugar Intake and Sweet Taste Preference by the Liver". Cell Metabolism. 23 (2): 335–43.

2. Talukdar S, Owen BM, Song P, Hernandez G, Zhang Y, Zhou Y, Scott WT, Paratala B, Turner T, Smith A, Bernardo B, Müller CP, Tang H, Mangelsdorf DJ, Goodwin B, Kliewer SA (February 2016). "FGF21 Regulates Sweet and Alcohol Preference". Cell Metabolism. 23 (2): 344–9.

3. Frayling TM, Beaumont RN, Jones SE, Yaghootkar H, Tuke MA, Ruth KS, Casanova F, West B, Locke J, Sharp S, Ji Y, Thompson W, Harrison J, Etheridge AS, Gallins PJ, Jima D, Wright F, Zhou Y, Innocenti F, Lindgren CM, Grarup N, Murray A, Freathy RM, Weedon MN, Tyrrell J, Wood AR (April 2018). "A Common Allele in FGF21 Associated with Sugar Intake Is Associated with Body Shape, Lower Total Body-Fat Percentage, and Higher Blood Pressure". Cell Reports. 23 (2): 327–336.

4. Shimazu T, Hirschey MD, Hua L, Dittenhafer-Reed KE, Schwer B, Lombard DB, Li Y, Bunkenborg J, Alt FW, Denu JM, Jacobson MP, Verdin E (December 2010). "SIRT3 deacetylates mitochondrial 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA synthase 2 and regulates ketone body production". Cell Metabolism. 12 (6): 654–61.

5. Markan KR, Naber MC, Ameka MK, Anderegg MD, Mangelsdorf DJ, Kliewer SA, Mohammadi M, Potthoff MJ (December 2014). "Circulating FGF21 is liver derived and enhances glucose uptake during refeeding and overfeeding". Diabetes. 63 (12): 4057–63.

关于赛业

赛业生物历经15年发展，已服务全球数万名科学家，产品和技术已直接应用于包括CNS（Cell，Nature, Science）三大期刊在内的4300余篇学术论文。除了提供基因敲除、基因敲入、条件性基因敲除模型定制服务外，赛业生物还有专业的手术疾病模型团队，可以提供多种复杂精细的小动物手术疾病模型；药物筛选评价小鼠平台可以提供从欧美行业领袖引进的免疫缺陷鼠、用于心血管及阿尔茨海默症等研究的人源化小鼠；国际标准化无菌鼠技术平台可以提供无菌鼠、无菌动物定制服务、微生物菌群移植服务等基于无菌动物模型的各类产品和服务，结合赛业生物成熟稳定的基因编辑小鼠平台，还可帮助您研究菌群与基因的互作机制。