PPAR-α increases gluconeogenesis via glucose 6-phosphatase gene expression in fasting liver

Abstract

[한글]

Glucose 6-phosphatase(G6Pase)는 혈당을 조절하는데 중요한 역할을 하는 효소로서, 금식시 또는 제2형당뇨 상태에서 포도당을 생성 하도록 반응한다. 따라서, G6Pase의 발현 조절에 대해 이해 하는 것은 제2형당뇨 치료약을 개발 하는 데에도 매우 중요하다. 금식시 또는 제2형당뇨 상태에서 peroxisome proliferator activated receptor-a(PPAR-a)는 활성화 되고, 이것은 간장에서 포도당을 방출 하는데 기여한다. 그러나, PPAR-a에 의한 G6Pase의 조절은 잘 알려져 있지 않다.본 연구에서는 PPAR-a/RXR-a에 의해 G6Pase의 발현이 증가 되는 것을 규명 하였고, 백서의 G6Pase promoter 부위에서 PPAR-a/RXR-a에 반응하는 부위를 찾아 내었다. PPAR-a lignand 인 Wy14,643을 primary hepatocyte에 처리 하였을 때 G6Pase의 mRNA양이 증가 하는 것을 관찰 하였다. Promoter의 염기 서열을 순차 적으로 제거 하거나 PPAR-a 반응부위라고 예상된 지점을 돌연변이 시켜 활성을 측정해 보고, EMSA를 수행한 결과 백서의 G6Pase promoter의 -268/-256 부위가 PPAR-a 반응 부위라는 것을 확인 하였다. 또한 제2형 당뇨 백서인 ZDF 백서의 간장 조직을 이용하여 Chip assay를 수행한 결과 G6Pase promoter 부위에 대한 PPAR-a/RXR-a의 결합력이 lean 백서에 비해 더 강하다는 것을 확인 하였다. 이상의 결과로 간장에서 G6Pase의 발현을 PPAR-a가 직접적으로 상승 조절 시킨다는 것을 알 수 있었다.

[영문]

Glucose-6-phosphatase (G6Pase) plays a key role in maintaining blood glucose level. The enzyme is responsible for production of glucose in liver during fasting or type 2 diabetes mellitus (T2DM). Thus, understanding the molecular mechanism of G6Pase gene expression is crucial for the development of therapeutic drugs for T2DM. During fasting or in T2DM, peroxisome proliferator activated receptor-a (PPAR-a) is activated, which may contribute to increased hepatic glucose output. However, it is not well established that the expression of G6Pase gene was regulated by PPAR-a.In this study, we demonstrate that PPAR-a/RXR-a upregulates glucose 6-phosphatase gene expression. We have localized and characterized PPAR responsive element (PPRE) in the promoter region of rat G6Pase gene. Treatment of PPAR-a ligand, Wy14,643, to HepG2 cell lines and primary cultured hepatocytes increased G6Pase mRNA level. Serial deletion, mutation studies in the putative PPRE and electrophoretic mobility-shift assay studies indicated that the putative PPRE is present in the region between bases -268 and -256 of G6Pase promoter. Treatment of Wy14,643 to lean or ZDF rats resulted in the rise of G6Pase mRNA level. These results indicate that PPAR-a can directly upregulates hepatic G6Pase gene expression.