Acetyl-CoA carboxylase βexpression mediated by MyoD and MRF4 is differentially affected by RAR and RXR

Abstract

[한글]포유류는 두가지 종류의 acetyl-CoA caboxylase (ACC)를 가지고 있다. 265kDa의 a형태는 간장이나 지방세포와 같이 지방을 합성하는 세포에서 발현하는 반면, 275kDa의 b형태는 주로 심장이나 근육에서 발현된다. ACCb는 그것의 생산물인 malonyl-CoA가 마이토콘드리아에서 지방 산화 rate-limiting효소인 carnitine palmitoyl-CoA transferase-1(CPT-1)을 억제함으로써 지방산화를 조절한다. 이전에 MyoD와 다른 근육 조절 인자가 ACCb promoter의 cis-element와 결합함으로써 ACCb의 발현을 상향조절 한다는 사실을 보고한적이 있다. 본 실험에서는 근육 조절 인자에 의해 유도 되어지는 ACCb의 발현이 retinoic acid에 의해 다르게 조절된다는 것을 보였다. 분화된 H9C2 myotube에서 내재적인 ACCb의 발현이 retinoic acid를 처리했을 때, 상당히 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 그러나 H9C2 myoblast에서 transfection결과, ACCb promoter의 활성이 RXRa에 의해 억제되고, 이것은 RARa에 의해 더욱 심각하게 억제되었다. 근육조절인자가 없는 NIH3T3 fibroblast에서 transfection결과, retinoid receptor들이 단독으로는 ACCb promoter활성을 변화시키지 않았고, ACCb promoter에 retinoid receptor가 결합할 수 있는 consensus sequence가 없는 것으로 미루어, Myoblast와 myotube에서의 retinoid들에 의한 ACCb의 발현조절은 retinoid와 근육조절인자의 상호작용에 의한 결과라고 생각된다. 또, myoblast 시기의 주된 근육 조절인자인 MyoD에 의해 활성화된 ACCb promoter는 같은 시기에 다량으로 발현하는 RARa에 의해 그 활성이 상당히 억제되고, myotube시기의 주된 근육 조절인자인 MRF4에 의한 ACCb promoter활성의 증가도 그시기에 다량 발현하는 RXRa에 의해 더욱더 활성이 증가하는 것은 retinoic acid가 그 형태에 따라서 근육 조절인자에게 다르게 영향을 미치고 있으며 특히 RXRa는 MRF4의 영향력을 증대시킴으로서 시기 적절하게 근육 특이적인 유전자의 발현을 향상시킨다는 것을 보여주고 있다./

[영문]Mammals have two major isoforms of acetyl-CoA carboxyase (ACC). The 275kDa b-form (ACCb) is predominantly expressed in heart and skeletal muscle while the 265kDa a-form (ACCa) is the major isoform in lipogenic tissues such as liver and adipose tissue. ACCb is thought to control fatty acid oxidation by means of the ability of malonyl-CoA to inhibit carnitine palmitoyl-CoA transferase-1 (CPT-1), which is a rate-limiting enzyme of fatty acid oxidation in mitochondria. Previously, it reported that MyoD and other muscle regulating factors (MRFs) up-regulate the expression of ACCb by interactions between these factors and several cis-elements of ACCb promoter. It described here that ACCb expression mediated by MRFs is regulated by retinoic acids. Endogenous expression of ACCb in differentiated H9C2 myotube was significantly increased by retinoic acid treatment. However, upon transient transfection assay in H9C2 myoblast, ACCb promoter activity was suppressed by RXRa and more severely by RARa. These effects on ACCb expression in myoblasts and myotubes by RXRa and RARa seem to be mediated by their interactions with MRFs because no consensus sequence for RXRa and RARa has been found in ACCb promoter and retinoic acid receptors did not affect this promoter activities by itself. In transient transfection in NIH3T3 fibroblast, the activation of ACCb promoter by MyoD, main MRF in myoblast, was significantly suppressed by RARa and to a less extent by RXRa while the RXRa dramatically augmented the activation by MRF4, major MRF in myotube. These results explained that retinoic acids differentially affected the action of MRFs according to their types and RXRa specially elevates the expression of muscle specific genes by stimulating the action of MRF4.