肥胖症是众多疾病产生的诱因,成为全球关注的公共健康问题。身体脂肪细胞数量的增加和脂肪细胞体积增大都会导致肥胖。脂肪的发育过程需要一系列转录因子、多种信号通路及各类mi RNA的参与,是一个复杂精细的调控过程。Shox2参与胚胎发育过程中多种器官形成,Shox2的变异会引起胚胎发育畸形甚至胚胎致死。目前有报道Shox2与脂肪的发生存在关联,但多数为Shox2在脂肪细胞中的表达检测,对Shox2在脂肪细胞形成过程中的作用及其所涉及的信号通路的研究较少。本文通过Shox2在3T3-L1细胞成脂分化过程中的过表达和敲减的操作,观察其对成脂过程的影响,并通过生物信息学的手段初步探讨其中可能涉及的分子机制,为之后更加深入的研究奠定基础。首先,在实验中可观察到,3T3-L1细胞诱导前细胞体积大,细胞核明显;在成脂分化诱导开始后的第4d,细胞再次增殖,细胞密度增加,细胞体积变小;从第4d开始,开始有脂滴出现,随着诱导天数的增多,细胞内的脂滴逐渐积累,细胞折光性增强,小脂滴会汇聚成一个大脂滴,细胞核被挤到一侧。在整个成脂分化过程中的成脂分化标记基因Ap2的表达量随着诱导时间的增加而逐渐升高在第8d达到峰值。PPARg和SHOX2的表达在诱导第4d开始逐渐下降。接着,我们使用装载有Shox2的慢病毒感染3T3-L1细胞使之过表达Shox2,经成脂诱导后发现细胞的成脂率和细胞内的脂滴积累与对照组有显著性增加,甘油三酯含量升高,并不能缩短从细胞融合到终末分化所需时间。成脂标记基因Ap2、Pparg及Shox2表达变化趋势与对照组相同,Ap2在第8d达到峰值,Pparg和Shox2在第4d开始呈下降趋势,且在相同时间段均显著性高于对照组。利用CRESPR-Case9技术,敲减3T3-L1细胞群中Shox2的拷贝数,从而敲低Shox2的表达量。细胞能够正常传代培养,在诱导分化第4d开始会逐渐脱落死亡,成脂率降低,甘油三酯脂滴含量减少。Shox2的表达在整个诱导分化过程中始终维持在较低水平,成脂标记基因Ap2表达在整个过程中逐渐增加,在12d达到峰值;Pparg表达量在0d-4d波动变化,第8d开始呈下降趋势,在相同时间段Ap2和Pparg的表达量与始终低于对照组。最后,运用转录组高通量测序技术,挖掘Shox2在成脂过程中所调控的相关基因。在成脂分化12d提取RNA获得的差异基因中,主要集中在核小体装配、脂肪酸代谢合成等生物进程中,主要富集在PPAR信号通路、视黄醇代谢、花生四烯酸代谢等代谢途径。Shox2可能通过调节Cfi、Ugbt1a9、Plb和Hmox1等基因起到促进前体脂肪细胞成脂分化的作用,Shh信号通路也参与其中。细胞的成脂分化是一个极为复杂的调控过程。