代謝紊亂是一個(gè)嚴(yán)重威脅生命健康和社會(huì)負(fù)擔(dān)的重要問(wèn)題。ClC-3作為電壓依賴性氯離子通道家族中的重要成員之一，其缺失可改善血糖代謝的異常表型和胰島素敏感性的損害，并可改善高脂肪飲食引起的肥胖和糖脂代謝紊亂的發(fā)展。因此，ClC-3可能是改善糖脂代謝功能障礙的潛在靶點(diǎn)。然而，健康飲食對(duì)ClC-3^-/-小鼠轉(zhuǎn)錄組和表觀遺傳學(xué)的影響尚未有詳細(xì)的研究。

野生型（ClC-3^+/+）小鼠 VS 純合型（ClC-3^-/-）小鼠

1. 敲除ClC-3不影響ClC-3^-/-小鼠的體重增加

從4-12周正常飼養(yǎng)ClC-3^+/+小鼠 和ClC-3^-/-小鼠，發(fā)現(xiàn)與4周齡的ClC-3^+/+小鼠相比，ClC-3^-/-小鼠明顯變小，而12周時(shí)兩組小鼠體重?zé)o差異，這表明正常飲食下敲除ClC-3基因小鼠的生長(zhǎng)并未明顯減慢（圖1C-D）。與ClC-3^+/+小鼠主要實(shí)質(zhì)器官重量相比，ClC-3^-/-小鼠內(nèi)臟重量較輕，說(shuō)明ClC-3^-/-小鼠體重增加更多，這表明ClC-3^-/-小鼠也可有效地轉(zhuǎn)化食物，進(jìn)一步得到生長(zhǎng)和發(fā)育（圖1E-F）。

2. 敲除ClC-3會(huì)損害ClC-3^-/-小鼠的葡萄糖耐量

正常飲食的小鼠在12周齡進(jìn)行血脂分析，組間沒有顯著差異；而腹腔內(nèi)糖耐量試驗(yàn)表明，ClC-3缺失延遲了小鼠對(duì)血糖升高的反應(yīng)，并增強(qiáng)了對(duì)血糖升高后降低血糖的效率（圖2）。

3. ClC-3的缺失顯著影響糖脂代謝相關(guān)通路基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)

為研究ClC-3在正常飲食小鼠葡萄糖代謝中的作用，對(duì)3周齡的ClC-3^+/+和ClC-3^-/-小鼠的肝臟進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。共鑒定出874個(gè)顯著差異的基因DEGs（圖3A）。通過(guò)富集KEGG通路分析所有的DEGs，發(fā)現(xiàn)糖脂代謝相關(guān)通路顯著聚集。因此，ClC-3缺失引起的糖耐量損害可能與糖代謝相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄改變有關(guān)。

4. ClC-3的缺失改變了ClC-3 ^{- / -}小鼠的DNA甲基化水平

由于DNA甲基化是基因表達(dá)的調(diào)控者，通過(guò)RRBS分析DNA甲基化對(duì)ClC-3^-/-小鼠肝臟中葡萄糖代謝相關(guān)基因的影響。統(tǒng)計(jì)組間甲基化胞嘧啶發(fā)生環(huán)境（圖4A）和發(fā)生位點(diǎn)（圖4B），并發(fā)現(xiàn)2540個(gè)差異甲基化區(qū)域DMRs（圖4C），通過(guò)進(jìn)行KEGG通路的分析豐富了DMRs在CG背景下靶向的基因，其中葡萄糖代謝相關(guān)通路顯著豐富（圖4E），這意味著控制甲基化的ClC-3缺失相關(guān)基因是調(diào)節(jié)葡萄糖代謝的重要因素。

5. ClC-3通過(guò)DNA甲基化參與糖代謝相關(guān)基因的表達(dá)

進(jìn)一步探討DMR-錨定基因與DEGs之間的關(guān)系。DMR-錨定基因與DRGs之間有92個(gè)重疊基因（圖5A）。對(duì)KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，這些重疊基因與糖代謝相關(guān)的通路排在前20位（圖5B），Nos3、Pik3r1、Socs1和Acly聚集在II型糖尿病、胰島素抵抗和代謝途徑中（圖5D）。此外，Pik3r1和Acly的表達(dá)與DNA甲基化水平顯著相關(guān)，而Nos3和Socs1的表達(dá)與DNA甲基化水平不相關(guān)（圖5E）。這表明DNA甲基化是ClC-3調(diào)控糖代謝相關(guān)基因表達(dá)的途徑之一。

在本文中，研究人員發(fā)現(xiàn)ClC-3參與調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，并與DNA甲基化修飾密切相關(guān)，影響葡萄糖代謝相關(guān)基因的表達(dá)，這些基因的表達(dá)水平可以通過(guò)個(gè)性化飲食干預(yù)進(jìn)行改變。因此，通過(guò)分析差異表達(dá)基因和差異甲基化位點(diǎn)的重疊，確定了與II型糖尿病、胰島素抵抗和代謝途徑相關(guān)的基因，研究者指出，ClC-3可能是一個(gè)潛在的靶點(diǎn)，可以重新平衡不健康飲食引起的葡萄糖或脂質(zhì)代謝功能障礙。

綜合來(lái)看，該篇研究不僅通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序揭示了ClC-3基因缺失對(duì)代謝的影響，還通過(guò)結(jié)合表觀組學(xué)的分析提供了對(duì)DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控在這一過(guò)程中的作用更為深入的理解。表觀組學(xué)是研究生物體在基因組、轉(zhuǎn)錄組等水平上的表觀修飾的領(lǐng)域科學(xué)，這些修飾包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA等。在表觀組學(xué)研究中，測(cè)序技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色，通過(guò)測(cè)序分析可以揭示基因組和轉(zhuǎn)錄組的表觀修飾狀態(tài)及其在基因調(diào)控中的功能。華銀康目前推出了多款表觀組學(xué)產(chǎn)品促銷活動(dòng)，為科研人員提供了高質(zhì)量的測(cè)序解決方案。這些產(chǎn)品包括單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、RNA 甲基化測(cè)序等，能夠幫助科研人員深入探索生物體的表觀遺傳學(xué)特征和調(diào)控機(jī)制。

華銀康促銷活動(dòng)讓科研利器表觀組學(xué)產(chǎn)品更易于獲取，為老師您提供了實(shí)施全面的表觀組學(xué)研究的機(jī)會(huì)，作為國(guó)家自然科學(xué)基金熱點(diǎn)項(xiàng)目中的表觀組學(xué)研究，協(xié)助老師您深入探究揭示不同疾病進(jìn)展中的調(diào)控機(jī)制并推動(dòng)科研項(xiàng)目更進(jìn)一步。最后，促銷活動(dòng)等待老師您的咨詢！

參考文獻(xiàn)

Jing Z, Zhang H, Wen Y, Cui S, Ren Y, Liu R, Duan S, Zhao W, Fan L. Epigenetic and transcriptomic alterations in the ClC-3-deficient mice consuming a normal diet. Front Cell Dev Biol. 2023 May 23;11:1196684. doi: 10.3389/fcell.2023.1196684. PMID: 37287451; PMCID: PMC10242048.