乙醇通过组蛋白乙酰化和ChREBP配体激活双重机制诱导肝脏FGF21表达的分子机制

这篇研究揭示了乙醇通过代谢产物甘油-3-磷酸（G3P）和乙酰辅酶A（acetyl-CoA）的双重作用机制，激活转录因子碳水化合物反应元件结合蛋白（ChREBP）并促进组蛋白H3K9乙酰化，从而驱动肝脏中成纤维细胞生长因子21（FGF21）基因的快速转录。这一发现不仅阐明了乙醇诱导FGF21的分子通路（涉及ADH1/ALDH2/ACSS2代谢轴和p300/CBP表观调控），还为酒精相关代谢紊乱的干预提供了新靶点。

　　

转录水平的FGF21快速诱导机制

乙醇通过口服灌胃在小鼠肝脏中快速（1小时内）诱导FGF21的合成，剂量实验显示1 g/kg乙醇即可达到最大诱导效果。精准核糖体延伸测序（PRO-seq）证实这一过程发生在基因转录层面，而非mRNA稳定性调控。

乙醇代谢通路的必要性

乙醇诱导FGF21完全依赖其代谢为乙酰辅酶A的完整通路：酒精脱氢酶1（ADH1）将乙醇转化为乙醛，醛脱氢酶2（ALDH2）进一步生成乙酸，最终由乙酰辅酶A合成酶2（ACSS2）转化为乙酰辅酶A。基因敲除实验表明，缺失任一代谢酶（ADH1^-/-、ALDH2^-/-或ACSS2^-/-）均会完全阻断FGF21的诱导。

ChREBP的核心作用与乙酰化争议

肝细胞特异性敲除ChREBP（ChREBP-HepKO）小鼠中，乙醇对FGF21及其他靶基因（如ChREBPβ、G6pc、Txnip和Klf10）的诱导完全消失。有趣的是，尽管早期研究提出ChREBP的K658/K672/K678位点乙酰化是其激活关键，但本研究通过重建乙酰化位点突变体（ChREBP^KR）发现，这些位点的突变并不影响乙醇对FGF21的诱导，暗示存在其他调控机制。

组蛋白修饰的表观遗传调控

乙醇显著增加肝脏中组蛋白H3K9乙酰化水平，尤其在FGF21启动子区域。染色质免疫沉淀（ChIP）显示，p300/CBP抑制剂C646能阻断乙醇诱导的H3K9乙酰化和ChREBP招募，而乙醇本身促进p300在FGF21启动子的富集。这一机制依赖于ChREBP的存在，表明乙酰辅酶A通过驱动组蛋白乙酰化“打开”染色质，辅助ChREBP的转录激活功能。

G3P作为ChREBP的直接配体

乙醇代谢引发还原应激，导致肝脏甘油-3-磷酸（G3P）浓度升高10倍至毫摩尔水平，而甘油醛-3-磷酸（Ga3P）变化不显著。细胞报告实验证明，G3P通过ChREBP的GRACE结构域（197-298位氨基酸）激活FGF21启动子，且该效应依赖于ChoRE顺式元件。热位移实验进一步证实G3P直接结合ChREBP并增强其热稳定性，而删除GRACE结构域（ΔGRACE）则完全消除这一作用。

双重机制的协同效应

研究最终提出“双信号整合”模型：乙醇代谢产生的G3P作为ChREBP的变构激活剂，而乙酰辅酶A通过p300/CBP介导的组蛋白乙酰化重塑染色质开放性。这种协同作用不仅解释了FGF21的高效诱导，也可能推广至其他ChREBP靶基因（如脂代谢相关基因），为理解乙醇的广泛转录调控提供了框架。

转化医学意义

FGF21作为肝脏-脑轴的关键激素，其诱导机制揭示了机体对抗酒精毒性的天然防御策略。靶向G3P-ChREBP或组蛋白乙酰化通路，或可开发治疗酒精使用障碍（AUD）和酒精性肝病的新疗法。