核受體因子PPARγ的研究進展

林婄婄，高中元，喬利英，劉文忠

（山西農業大學動物科技學院，山西 太谷 030801）

過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）是調節目標基因表達的核內受體轉錄因子超家族成員，1990年Issemann等首先發現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，因而被命名為PP激活受體（PPAR）。根據結構的不同，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，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系。

1 PPARγ的定位與結構

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生了4種mRNA異構體：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、牛和豬中只發現2種mRNA異構體，PPARγ1和 PPARγ2。

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

2 PPARγ的作用機理

PPARγ通過配體依賴性機制調控靶基因的表達，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-酪氨酸復合物、非類固醇消炎藥。PPARs與核受體家族的大多數非類固醇成員一樣，需要與RXRs結合成異二聚體發揮作用。PPAR-RXR可以與PPRE結合而發揮作用，PPRE含有兩個AGGTCA順向重復序列，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，需要與核受體結合才能參與調控途徑。PPAR-RXR通過招募輔因子而改變染色質結構，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化），從而使轉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[如組蛋白去乙酰基酶（HDAC）、組蛋白甲基轉移酶（HMT）SUV39H1]結合的核受體輔阻遏物（N-Cor）。PPARγ可以不與PPRE結合而獨立地調控基因表達。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，抑制其他轉錄因子的活化，如AP-1和STAT-1。

PPARγ激活轉錄有兩種機制：配體依賴性機制和非配體依賴性機制。PPARγ的AF-1結構域是不依賴配體的激活功能域，在脂肪形成過程中調控PPARγ的轉錄活性。研究表明，PPARγ2的AF-1區比PPARγ1多30個氨基酸，使PPARγ2轉錄活性比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錄激活前被誘導，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現，PPARγ基因早在30日齡的胎豬脂肪組織中就已表達，并且持續到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等還發現PPARγ能促進培養的成肌細胞轉化為脂肪細胞。成纖維細胞和成肌細胞轉染PPARγ逆轉錄病毒表達載體后能誘導脂肪細胞分化。PPARγ誘導小脂肪細胞的形成，調控LPL、脂質細胞-脂肪酸結合蛋白（A-FABP或aP2）、乙酰輔酶A合成酶、脂肪酸合成酶與脂肪酸轉運蛋白（FATP）等的表達，抑制瘦素的表達。多功能干細胞經PPARγ表達質粒轉染，可誘導脂肪細胞的分化。這些研究結果充分顯示，PPARγ在脂肪細胞分化中發揮著關鍵性的調節作用。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，體重和體內脂肪含量顯著低于對照組。

3.2 PPARγ與脂質代謝 PPARγ能激活許多脂肪細胞特異基因的啟動子。PPRE常位于脂質代謝相關蛋白或酶基因的上游，如編碼脂肪酸結合蛋白、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結合可激活上述基因表達，表明PPARγ參與脂質代謝的許多環節。PPARγ能夠誘導肝細胞表達載脂蛋白、脂肪酸氧化酶系與脂蛋白脂酶等，從而促進脂質的氧化代謝，降低血脂濃度。PPARγ的活化能夠選擇性誘導與脂肪酸吸收相關的基因在脂肪組織中表達，如脂蛋白脂酶、脂肪酸轉運蛋白與酰基-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、結腸癌、胃癌等，經PPARγ的配體作用后能抑制上述細胞增殖、促進分化、誘導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可以上調人巨噬細胞、結腸直腸癌、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可誘導甲狀腺癌細胞PPARγ的表達。Martelli等研究表明，環格列酮可誘導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PPARγ的表達。PPARγ的過量表達明顯會增加細胞凋亡。總而言之，配體激活的PPARγ能誘導腫瘤細胞凋亡。

3.4 PPARγ與炎癥 PPARγ通過抑制促炎癥基因的表達而發揮抗炎作用。活化的PPARγ可介導抑制單核細胞炎癥因子TNFα、IL-2和IL-6的生成，產生抗炎癥作用。用PPARγ的配體15-脫氧-d12，14-前列腺素處理鼠腹膜巨噬細胞，發現降低了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具有重要的生物學作用，尤其是在脂肪分化和脂質代謝方面，若能全面地了解PPARγ的功能，將對畜禽肉質品質的改善具有重大意義。雖然有關PPARγ的研究報道已經有很多，但仍有許多問題尚待深入研究。

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