Mechanism of transcriptional regulation of glucose transporter type Ⅳ isoform in adipose tissue

Abstract

[한글]

제 4 형 포도당 운반체는 근육과 지방 조직에서 주로 발현되며 인슐린에 의해 조절된다. 제 4 형 포도당 운반체는 생체 내에서 당질의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다고 알려져 있으나, 제 4 형 포도당 운반체 유전자 발현의 전사 조절과 관련된 연구는 아직 미흡한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 식이 시 지방 조직에서 인슐린의 조절을 받는 전사 인자인 SREBP-1c가 제 4 형 포도당 운반체의 유전자 조절에 어떤 영향을 미치는지 조사하였다.

백서의 지방에서 제 4 형 포도당 운반체와 SREBP-1c의 발현은 식이 시 유전자 전사 수중에서 크게 증가되었다. 또한 인슐린과 식이 조절에 따라 유전자 전사를 조절하는 전사 인자인 SREBP-1c는 제 4 형 포도당 운반체 promoter의 -119/-41 부위 내에 작용하여 발현을 조절함을 알았다. EMSA를 수행한 결과 두 개의 SRE (-109/-101 그리고 -81/-73), Sp1 결합 부위 (-122/-113), 그리고 NF-Y 결합 부위 (-88/-84)에 각각 SREBP, Sp1, 그리고 NF-Y가 결합함을 확인하였다. Sp1 결합 부위, SRE1, 그리고 NF-Y 결합 부위를 돌연변이 시켰을 때 SREBP-1c에 의한 promoter 활성이 감소하였다. 이상의 결과를 통해서 지방 조직에서 제 4 형 포도당 운반체의 유전자 발현이 식이 조절에 따라 전사 수준에서 조절되고 이는 SREBP-1c를 통해 이루어짐을 알 수 있었다. 또한 SREBP-1c에 의한 제 4형 포도당 운반체 유전자의 발현 증가에 Sp1과 NF-Y 가 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.

[영문]GLUT4 is an insulin-responsive glucose transporter which is expressed predominantly in muscle and adipose tissues. Although GLUT4 has been shown to play a critical role in maintaining systemic glucose homeostasis, the mechanisms of transcriptional regulation are not incompletely understood, in detail.

In this study, we showed that GLUT4 and SREBP-1c expression in adipose tissue is stimulated by food intake at transcriptional level. The transient transfection with GLUT4 - luciferase serial deletion constructs in 3T3-L1 preadipocytes revealed that the region from -119 to -41 contains functional elements required for SREBP-1c binding which mediates GLUT4 transcriptions by insulin and diet. Electrophoretic mobility shift assays (EMSA) demonstrated that SREBP-1, Sp1, and NF-Y bound to the human GLUT4 promoter. Introduction of mutations of putative Sp1, SRE1, and NF-Y sites decreased the GLUT4 promoter activity by SREBP-1c. Taken together, GLUT4 is under the transcriptional control of insulin mediated SREBP-1c signaling. Moreover, Sp1 and NF-Y play a critical role in the activation of human GLUT4 gene expression by SREBP-1c.