表观遗传修饰与自噬

 自噬对于营养剥夺下的细胞存活和能量稳态至关重要。表观遗传学是研究DNA序列不变，基因功能发生可逆的、可遗传的改变。研究发现，表观遗传修饰在自噬调节中的重要性日益凸显，但机制尚不明确。今日，这篇文章带大家认识了解下他们产生的联系。

技术路线：

结果：
1. JMJD3表观遗传地激活肝脏自噬基因网络
    为了探索肝自噬的表观遗传调控，检查禁食小鼠肝脏特定的组蛋白修饰是否被改变。发现空腹小鼠组蛋白H3K27-me3的水平和JMJD3的水平明显降低，表明JMJD3可能在表观遗传上激活肝自噬响应营养不足。小鼠肝脏下调JMJD3后846基因表达下调，其中包括参与自噬、自噬转录激活剂、脂肪酶、和H3K27-me3等。564个潜在的JMJD3下调靶基因与H3K27-me3的表达升高相关。揭示了JMJD3在表观遗传诱导的肝自噬中的潜在作用。

2. 在营养缺乏时，JMJD3激活肝脏自噬，促进自噬介导的脂质降解
    肝脏特异性JMJD3下调，自噬标志物LC3-II/ I、溶酶体相关膜蛋白（Lamp）1和Lamp2和LC3点数降低，p62升高；过表达后有相反效果。进一步检查了JMJD3是否激活肝脂肪吞噬。肝细胞过表达JMJD3后增加GFP-LC3点的数量。正常饮食的小鼠肝脏中JMJD3的表达导致LC3-II / I增加，降低肝脂质和甘油三酸酯，血清酮水平升高。喂高脂饮食小鼠，JMJD3的表达导致自噬增加和肝TG水平降低，但是这些JMJD3介导的作用在自噬缺陷小鼠中减弱。这些结果表明JMJD3促进脂肪降解，自噬有利于JMJD3介导的降脂作用。

3. 空腹诱导的自噬在FGF21-LKO小鼠中减弱
    在FGF21-LKO小鼠中LC3-II / I比例增加，p62水平降低和LC3点增加，这些提示禁食诱导内源性FGF21以自分泌方式促进肝脏自噬。在肝细胞中，营养缺乏培养基中LC3，Lamp1 / 2和JMJD3的高表达被下调FGF21减弱。这些结果揭示肝FGF21在肝自噬中的关键作用。

4. JMJD3在fgf21诱导的肝脏自噬中起关键作用
    FGF21处理小鼠中增加LC3II / I比、Lamp1 / 2水平和LC3点以及Tfeb、Ulk1和Atg7，肝JMJD3下调削弱这个作用。原代小鼠肝细胞中FGF21处理增加p-ERK水平和LC-II / I比值，降低p62水平，增加了JMJD3的表达和脂质，这些作用均因下调JMJD3而减弱。这些结果表明FGF21可以直接作用于肝细胞并诱导脂肪降解。

5. PPARα是FGF21-JMJD3自噬轴的关键成分
    接下来研究JMJD3传输FGF21信号表观遗传地激活自噬基因的机制。JMJD3诱导的LC3-II / I比值增加被PPARα下调抑制，受PPARα和JMJD3调控的基因参与自噬，溶酶体和脂质分解代谢。空腹增加对照组小鼠中LC3-II / I比值和自噬基因的表达，但在PPARα-KO小鼠中这些作用减弱。相反，用激动剂WY14643激活PPARα，以JMJD3依赖方式提高肝细胞中LC3-II / I比例和自噬表达。FGF21处理或JMJD3表达的效果在PPARα-KO小鼠中也减弱，FGF21处理增加Tfeb，Atg7、JMJD3、PPARα和Atgl基因的共用率，JMJD3的表达增强PPARα介导的Tfeb-luc和Atg7-luc的反式激活。这些表明PPARα是空腹触发FGF21-JMJD3轴介导的自噬网络基因的关键诱因。

6. FGF21激活的PKA磷酸化JMJD3是诱导自噬的关键
    在质谱分析中，Thr-1044是FGF21处理的肝细胞中JMJD3检测到的磷酸化位点，FGF21治疗可增加WT-JMJD3而不是T1044A-JMJD3中的p-Thr水平。这些结果表明JMJD3在Thr-1044处磷酸化以相应FGF21。FGF21处理可增加JMJD3的核定位，增加PPARα与JMJD3的相互作用、Atgl、Atg7、Tfeb的表达以及LC3 II / I比。这些作用被JMJD3的T1044A突变阻断。禁食过夜会增加对照小鼠的JMJD3磷酸化，FGF21处理小鼠中JMJD3、PKA和ERK的磷酸化增加，并增加了JMJD3与PKA的相互作用。体外激酶测定中，PKA通过包含Thr-1044的域直接与JMJD3相互作用。在PMH中，FGF21诱导的JMJD3磷酸化被PKA抑制剂减弱，这些表明FGF21信号激活的PKA介导JMJD3的磷酸化。

7. FGF21对脂肪肝的有益作用依赖于JMJD3 
    管理FGF21减少高脂饮食肥胖小鼠体重，肝脂质水平、TG、长链酰基肉碱血清酮体水平降低，葡萄糖耐量降低，氧气消耗和二氧化碳生产增加。FGF21处理增加自噬基因表达，这些FGF21介导的作用在JMJD3下调小鼠肝脏中减弱。

8. 脂肪肝中KLB的表达可提高FGF21信号传导
    HFD肥胖小鼠中增加p-PKA和p-ERK水平，对FGF21的反应性受损，FGF21介导的自噬缺乏，JMJD3和KLB的mRNA水平降低，Fgfr1和Fgfr4增加，提示KLB表达降低可能与肥胖中的FGF21耐受相关。肝脏特异性KLB过表达肥胖小鼠中p-ERK和p-PKA水平升高，升高JMJD3蛋白水平和LC3II / I蛋白比率。这些表明，在小鼠中恢复KLB的表达可改善FGF21信号传导和FGF21诱导的自噬。

9. NAFLD中 JMJD3和自噬基因的表达减少
    单纯性脂肪变性和晚期NASH纤维化患者中肝JMJD3，TFEB，ULK1，ATG7和ATGL的水平均降低，p-ERK水平和KLB也降低，提示FGF21信号传导受损，这些发现与肥胖小鼠的结果一致，提示在NAFLD中FGF21-JMJD3-自噬轴失调。