Zhx2通过转录调控Pax6维持胰岛β细胞质量和功能

Zhx2 maintains islet β-cell mass and function by transcriptionally regulating Pax6.

作者信息Lu Ding, Yankun Zhang, Yingchun Wang, Yuzhen Wang, Zheng Tong, Pengfei Li, Chaojia Chen, Bo Wang, Xuetian Yue, Chunyang Li, Zhuanchang Wu, Xiaohong Liang, Chunhong Ma, Lifen Gao
PMID37275527
期刊iScience
发布时间2023-05-13
DOI10.1016/j.isci.2023.106871

实验完整度

高

包含β细胞特异性敲除小鼠模型、细胞体外实验、机制验证(ChIP、双荧光素酶)及体内功能验证(GTT、GSIS等)。

主要模型

β细胞特异性Zhx2敲除小鼠(Zhx2BKO) MIN6细胞系 db/db小鼠模型 HFD诱导小鼠模型

重点核对

β细胞特异性敲除Zhx2小鼠(Zhx2BKO)的制备策略 高脂饮食(HFD)喂养时间及STZ处理剂量和方式 GTT和GSIS实验中的葡萄糖剂量(2 g/kg)及时间点 MIN6细胞高糖刺激浓度(2.8或25 mM)及胰岛素分泌检测 ChIP实验中使用的抗体和Pax6启动子引物

摘要

分子生物学;内分泌学;模式生物

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Zhx2在胰岛β细胞中的确切作用及其在2型糖尿病中的角色是什么?
核心机制
Zhx2通过直接结合Pax6启动子区域(−1740∼-1563;−862∼-559;−251∼+75)转录调控Pax6表达,进而维持β细胞增殖和胰岛素分泌
主要证据
β细胞特异性敲除Zhx2小鼠(Zhx2BKO)及HFD和db/db模型中表现出葡萄糖不耐受、β细胞质量减少和胰岛素分泌受损;体外实验显示Zhx2敲低降低MIN6细胞增殖和胰岛素分泌,而过表达则增强;ChIP和双荧光素酶实验证实Zhx2结合并激活Pax6启动子。
研究意义
Zhx2作为β细胞功能的关键调控因子,可能为糖尿病干预提供新的治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测Zhx2在胰岛β细胞的表达定位

确定Zhx2是否在胰岛β细胞中特异高表达

通过qRT-PCR、IHC和免疫荧光检测Zhx2在小鼠不同组织和胰岛中的表达,并比较β细胞与非β细胞中的表达水平。

2

构建β细胞特异性Zhx2敲除小鼠并分析表型

验证Zhx2对体内葡萄糖稳态和β细胞功能的影响

将Zhx2f/f小鼠与Ins2-Cre小鼠杂交获得Zhx2BKO小鼠,检测体重、血糖、胰岛素水平,并进行GTT、GSIS和ITT检测。

3

在HFD和db/db糖尿病模型中研究Zhx2缺失效应

评估在糖尿病状态下Zhx2对β细胞质量和功能的影响

对Zhx2BKO小鼠进行HFD喂养或与db/db杂交,检测血糖、胰岛素、β细胞质量、增殖标志物(Ki67)等。

4

体外细胞实验验证Zhx2对β细胞增殖和胰岛素分泌的调控

确认Zhx2是否直接影响β细胞增殖和胰岛素分泌

在MIN6细胞中敲低或过表达Zhx2,检测细胞增殖(EdU、Ki67)和胰岛素分泌(ELISA),并检测相关基因表达。

5

机制研究:Zhx2转录调控Pax6

探究Zhx2调控β细胞功能的分子机制

通过数据库分析和实验验证,发现Zhx2靶向Pax6启动子,使用ChIP和双荧光素酶报告实验证实Zhx2结合并激活Pax6启动子。

6

回补实验验证Pax6依赖性

验证Zhx2的功能是否依赖于Pax6

在Zhx2敲低的MIN6细胞中过表达Pax6,检测增殖和胰岛素分泌是否恢复;在Zhx2过表达细胞中敲低Pax6,检测是否消除促进作用。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基GibcoC11995500CP
胎牛血清Gibco10091148
青霉素-链霉素SolarbioP1400
胰酶-EDTA(0.25%)Gibco25200072
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668-019
60%高脂饮食Research DietsD12492
V型胶原酶SolarbioC8170
小鼠胰岛素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1382c
EnVision+系统-HRP(DAB)试剂盒Dako North America IncK5007
BeyoClick™ EdU-594试剂盒Beyotime BiotechnologyC0078L
双荧光素酶报告检测试剂盒PromegaE1960
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0009
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo FisherK1622
EZMagna ChIP™ A/G染色质免疫沉淀试剂盒Millipore17-10086
PVDF膜MilliporeIPVH00010
抗ZHX2抗体Proteintech20136-1-AP
抗胰岛素抗体Abcamab7842
抗PAX6抗体Santa Cruz Biotechnologysc-81649
抗Ki67抗体Abcamab16667

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型制备
Zhx2BKO小鼠的繁殖策略(Zhx2f/f与Ins2-Cre杂交);HFD喂养的时间(16-24周);STZ处理方案(50 mg/kg,连续3天)。
阅读提示:方法部分“Mouse models”
葡萄糖耐量试验(GTT)
禁食时间(16h);葡萄糖剂量(2 g/kg体重);血糖测定时间点(0,15,30,60,90,120分钟)。
阅读提示:方法部分“Glucose tolerance test (GTT)”
胰岛素分泌试验(GSIS)
体内GSIS:禁食16h,葡萄糖2 g/kg;体外GSIS:胰岛用2.8或16.7 mM葡萄糖刺激,MIN6细胞用2.8或25 mM葡萄糖刺激。
阅读提示:方法部分“Glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) in vivo/in vitro”
细胞增殖检测
EdU和Ki67检测的具体时间(转染后72小时);si-Zhx2浓度(50 nM)。
阅读提示:方法部分“Transfection and infection”及图3
机制研究
ChIP实验使用的抗体(anti-Zhx2)和Pax6启动子引物;双荧光素酶报告实验中Pax6启动子片段(-2000~+200 bp)。
阅读提示:方法部分“Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay”和“Luciferase reporter assay”