FoxO-KLF15 响应胰岛素信号调节宏量营养素代谢

我们都知道饭前饿或饭后呆滞是什么感觉;这两种感觉都与血糖水平有关，血糖水平由体内动态系统仔细调节。现在，来自的研究人员已经确定，依赖于编码转录因子 KLF15 的基因的肝脏特异性转录物的单一途径调节大量营养素代谢以响应胰岛素水平以维持这种微妙的平衡。

在本月发表在iScience 上的一项研究中，筑波大学的研究人员发现 FoxO-KLF15 轴调节肝脏中大量营养素的代谢，以响应胰岛素水平的变化。

身体可以使用蛋白质、糖和脂肪作为能量来源，通常这三种卡路里来源，被称为“宏量营养素”，是从食物中获得的。然而，蛋白质也可以转化为碳水化合物，如果需要，碳水化合物可以在体内转化为脂肪：在禁食状态下，葡萄糖是通过分解肌肉蛋白质产生的，而餐后多余的葡萄糖会转化为脂肪进行储存。

“能量形式之间的转换受到肝脏的严格调节，因为它是单向的，动物不能反向转换能量形式，”该研究的通讯作者 Naoya Yahagi 副教授解释说。“我们之前表明 KLF15 在肝脏的营养调节过程中起着至关重要的作用，因此我们想研究 KLF15 本身是如何受到调节的。”

为此，研究人员探索了空腹和进食状态下 Klf15 基因的结构以及与其相互作用的因素。

“结果表明 KLF15 基因编码多个转录本，其中一个在肝脏中特异性表达。此外，KLF15 启动子区域包含两个位点，这些位点由两个名为 FoxO1 和 FoxO3a 的转录调节因子结合以促进基因的转录，”该研究的第一作者竹内义典助理教授说。

这两个调节因子与 KLF15 启动子的结合取决于营养状况：在禁食状态下，它们结合并激活 KLF15 的转录，而在进食状态下，KLF15 及其下游因子的表达降低。重要的是，这些 KLF15 靶基因之一是 Srebf1c，它编码脂肪生成的主要调节因子。禁食期间，FoxO-KLF15通路促进蛋白质向碳水化合物的转化，阻止碳水化合物向脂肪的转化。相比之下，进食后，升高的血液胰岛素水平会诱导 FoxOs 磷酸化，从而关闭 FoxO-KLF15 通路，停止碳水化合物的产生并激活脂肪的产生。

“我们的研究首次表明，胰岛素不仅通过转录调节葡萄糖和脂质代谢，还调节氨基酸代谢，”Yahagi 说。“这意味着转录调控对于控制由 FoxO-KLF15 通路调节的所有三种常量营养素之间的代谢流非常重要。”