KLF4在血管平滑肌细胞染色质重塑和基因表达及表型调制中的作用及机制

在课题组前期发现KLF4通过与p300相互作用介导组蛋白乙酰化修饰的基础上，结合国外相关研究结果，提出KLF4是一种表观遗传调控因子的新观点。KLF4依据胞外刺激信号及其所激活的信号转导途径不同，通过蛋白质-蛋白质相互作用，选择性地将p300或HDAC募集到VSMC特异性基因启动子周围的染色质上，被募集到特定位点上的p300或HDAC既发挥对组蛋白乙酰化/脱乙酰基修饰以及对染色质结构的调节作用；又借助其对KLF4的乙酰化/脱乙酰基修饰，调节KLF4与VSMC特异性基因启动子的结合活性和反式激活作用，实现对VSMC基因表达及细胞表型的调节。本项目利用研究蛋白质-蛋白质相互作用、组蛋白修饰与染色质结构分析、细胞表型检测等实验技术，研究KLF4在染色质结构重塑和VSMC特异性基因表达及表型调制中的作用及机制，证实KLF4是一种新的表观遗传调控因子。

KLF4作为一种多能转录因子，在VSMC染色质重塑和表型调制中发挥重要作用。本项目用维甲酸（ATRA）、TGFβ和PDGF诱导VSMC表型转化，研究VSMC标志基因激活或阻抑与KLF4和组蛋白乙酰化/脱乙酰基修饰之间的关系，探讨VSMC表型转化的表观遗传学调控机制。取得下述研究成果：第一， ATRA通过激活JNK和p38信号诱导KLF4磷酸化及KLF4与p300相互作用，KLF4被p300乙酰化后增加与VSMC分化基因启动子的结合活性，促进VSMC分化。PDGF通过激活ERK和PI3K/Akt信号诱导KLF4脱磷酸及KLF4与HDAC2结合，促进KLF4脱乙酰基，使VSMC分化基因表达受阻。首次证实，KLF4以乙酰化/脱乙酰基依赖的方式，通过与VSMC分化基因启动子的结合或解离，对VSMC表型发挥不同的调节作用。第二，TGF-β1通过激活PKC-δ信号诱导KLF4苏氨酸残基磷酸化，促进Sp1与KLF4解离；通过激活Smad信号通路诱导KLF4丝氨酸残基磷酸化，促进KLF4与PPAR-γ相互作用；Sp1促进KLF4对AT1R基因的激活，PPAR-γ抑制KLF4对AT1R基因的激活，结果因TGF-β1诱导的KLF4、Sp1和PPAR-γ在AT1R启动子上的装配改变而导致AT1R基因阻抑及VSMC增殖受阻。第三，KLF4、Sp1和YB1均可与Klf4启动子近端的GC盒结合，在未经ATRA处理的VSMC中，KLF4、Sp1和YB1形成复合物， ATRA处理促进RARα与KLF4-Sp1-YB1复合物结合，ATRA通过促进RARα与KLF4-Sp1-YB1复合物相互作用而调节KLF4基因表达。miR-146a和KLF4以反馈回路的方式参与VSMC表型的调节。