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进入21世纪以来,随着人们的生活水平不断提高,代谢性疾病如糖尿病、肥胖、高血脂和脂肪肝等疾病的患病率快速上升。这些代谢紊乱疾病进一步发展可诱发动脉粥样硬化及卒中等严重心脑血管事件,威胁人们的身心健康,给社会发展也带来了沉重的医疗负担。糖尿病是一组以高血糖为特征性临床表现的慢性代谢紊乱综合征。近年来,国内外糖尿病发病及控制情况十分严峻,2013年中国糖尿病患病率已超过12%。随着研究的不断深入,对糖尿病病因的基因分析技术越来越成熟,已发现多种单基因突变可导致β细胞结构异常或功能障碍,进而诱发糖尿病,此类糖尿病又称为单基因糖尿病。青少年发病的成年型糖尿病（Maturity-onset diabetes in the young,MODY）是单基因糖尿病中最常见的一大类。MODY通常在6个月至25岁之前发病,远早于普通的2型糖尿病,其特征性表现为常染色体遗传信息突变及胰岛β细胞结构异常或功能障碍引起的非酮症高血糖症,通常不伴有胰岛素抵抗及肥胖等2型糖尿病典型症状。已发现的14种亚型MODY中,MODYⅦ型糖尿病与转录因子KLF11密切相关。目前对KLF11的功能研究发现,KLF11在肺癌、胰腺癌、卵巢癌、血液系统肿瘤等恶性疾病中都发挥着明确的抑癌作用,在上述肿瘤细胞中,KLF11的表达量都有明显异常。但是KLF11对机体血糖稳态的影响还有较大争议,其稳定性在体内的调控机制也尚未有报道。这些问题的阐明,可以加深我们对糖尿病发病机理的认知,同时也能明确影响KLF11功能的潜在因素。本课题组通过体外细胞实验证实,在β细胞系INS-1和MIN-6细胞中,过表达KLF11可以抑制胰岛素基因的转录活性;阻断KLF11与组蛋白去乙酰化酶复合体Sin3A的结合,或者抑制细胞内组蛋白去乙酰化酶HDACs的活性都能有效封闭KLF11对胰岛素基因的抑制作用;并且在INS-1细胞内干扰KLF11的表达能够显著增强胰岛素基因Ins1和Ins2的表达。这些实验结果提示,在体外β细胞系中,KLF11可以通过招募HDACs显著抑制胰岛素基因的转录表达。为了更加准确的研究β细胞中KLF11的功能,我们利用Cre-Lox P技术及本实验室前期构建成功的Ins2-Cre模型工具鼠,构建了β细胞组织特异性敲除KLF11的小鼠模型,β-KLF11KO小鼠。分析其表型发现,β-KLF11KO小鼠葡萄糖耐量明显增强,小鼠胰岛原代细胞中胰岛素基因m RNA水平显著上调,说明KLF11在小鼠体内对胰岛素的合成功能存在抑制作用。但是,β-KLF11 KO小鼠血浆中的胰岛素含量没有明显变化,胰腺胰岛素总含量亦没有明显增多,这提示我们KLF11在体内的功能受到了严格的调控,可能存在一种代偿机制部分弥补了KLF11敲除之后所产生的生物学效应。前期的实验结果提示KLF11是一种抑制胰岛素合成功能的负性调节因子。为了明确机体对KLF11功能的调控机制,我们查阅文献发现E3泛素连接酶FBW7可以泛素化降解其同家族成员KLF5。随后,通过体外的细胞学试验证实,过表达FBW7可导致INS1细胞中KLF11的蛋白水平明显下降。Co IP实验证明FBW7可以识别KLF11,并增强其泛素化水平。而干扰FBW7的表达后,KLF11的降解速度明显减缓。这些结果都证实,KLF11是FBW7的底物靶蛋白之一,其泛素化降解过程受FBW7的调控。随后,为了研究FBW7在β细胞中对KLF11的功能和胰岛素合成功能的影响,我们构建了组织特异性FBW7敲除小鼠模型。成功获得模型小鼠后,我们分析了β-FBW7KO小鼠在常规饮食情况下的代谢表型。在普通饮食条件下,与野生型小鼠相比,β-FBW7KO小鼠摄食量及饮水量增多但体重却有所减轻。检测发现β-FBW7KO小鼠的空腹血糖和随机血糖明显增高,血浆胰岛素含量显著降低,葡萄糖耐量明显受损,胰岛素分泌功能障碍,存在严重的糖尿病症状。进一步分析发现β-FBW7KO小鼠的胰岛结构和数量没有明显变化,β细胞的增殖和凋亡水平亦表现正常,但是对β细胞功能检测发现Ins1及Ins2的m RNA水平明显下降,胰腺胰岛素总含量显著降低。同时,我们对β-FBW7KO小鼠原代胰岛组织蛋白分析发现,FBW7功能缺陷后,KLF11的表达量明显增加。这些表现提示FBW7功能缺陷后,KLF11在β细胞中大量积聚,导致其功能显著增强,β细胞的胰岛素合成及分泌功能受抑制,胰岛素储存量明显降低,β-FBW7KO小鼠表现出严重的糖耐量受损症状。由于β-FBW7KO小鼠的糖耐量受损症状较重,为了排除由高血糖引起的继发性病理改变,以及FBW7缺陷可能导致的发育异常,我们通过Ins1-Cre ER工具鼠,构建了他莫昔芬诱导型敲除FBW7的小鼠模型β-FBW7KOER小鼠。在给予他莫昔芬诱导的前期,该模型小鼠未表现出明显的糖代谢异常,而在第9天时,开始出现糖耐量受损症状,并有胰岛素合成功能障碍,胰腺胰岛素总含量显著减少,胰岛素受控分泌功能受损表现。这些结果提示我们,在β细胞中FBW7缺失会在短时间内造成胰岛素合成功能受损,并诱发严重的糖尿病。综上所述,我们利用细胞学实验及多种小鼠模型得出如下结论:（1）β细胞中,KLF11对胰岛素基因的转录合成功能存在负性调节作用。（2）KLF11的泛素化降解过程受E3泛素连接酶FBW7的调控。（3）FBW7功能缺陷的小鼠β细胞中KLF11稳定性增加,功能增强,导致小鼠胰岛素合成功能障碍,胰岛素含量绝对不足,诱发严重的糖尿病症状。