FoxO-KLF15响应胰岛素信号调节宏量营养素代谢

我们都知道饭前饥肠辘辘或饭后萎靡不振是什么感觉；这两种感觉都与血糖水平有关，血糖水平是由体内的动力系统精心调节的。现在，来自的研究人员已经确定，一种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，以响应胰岛素水平来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，以应对胰岛素水平的变化。

身体可以利用蛋白质、糖和脂肪作为能量来源。通常，这三种热量来源被称为“宏量营养素”，是从食物中获得的。但蛋白质也可以转化为碳水化合物，必要时可以在体内转化为脂肪：在空腹状态下，通过分解肌肉蛋白质产生葡萄糖，饭后多余的葡萄糖转化为脂肪储存。

“能量形式之间的转换受到肝脏的严格调节，因为这是单向的，动物不能逆转能量形式的转换，”该研究的通讯记者Naoya Yahagi副教授解释说。“我们之前已经表明KLF15在肝脏的营养调节中起着至关重要的作用，所以我们想研究KLF15本身是如何调节的。”因此，研究人员探索了Klf15基因的结构以及在禁食和进食过程中与其相互作用的因素。

“结果显示KLF15基因编码多个转录本，其中一个在肝脏中特异表达。此外，KLF15的启动子区域包含两个位点，这两个位点由两个名为FoxO1和FoxO3a的转录调节因子结合，以促进基因转录，”该研究的第一作者、助理教授Yoshinori Takeuchi说。

这两种调控因子与KLF15启动子的结合依赖于营养状态：在禁食状态下，它们结合并激活KLF15的转录，而在摄食状态下，KLF15及其下游因子的表达下降。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。在禁食期间，FoxO-KLF15途径促进蛋白质转化为碳水化合物，并阻止碳水化合物转化为脂肪。

相比之下，进食后，血液中胰岛素水平的升高会诱导FOXO的磷酸化，从而关闭FoxO-KLF15途径，停止碳水化合物的产生，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途径调节的所有三种宏量营养素之间的代谢流非常重要。”