Peroxisomal proliferator activated receptor-γ upregulates the glucokinase gene expression in β cells

Abstract

[한글]

PPARγ의 합성 리간드인 Thiazolidinediones은 말초조직에서 인슐린 감수성을 향 상시키고, 췌장 베타세포에서 혈당에 의한 인슐린의 분비 조절을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 췌장 베타 세포의 혈당 인지 과정에서 PPARγ의 역할을 규명하기 위하

여 혈당 인지 과정에 관여하고 있는 글루코키나제 유전자의 프로모터 부위를 분석하여 PPARγ에 의해 활성화되는 부위인 PPRE를 규명하였다.

PPRE는 췌장형 글루코키나제 유전자 프로모터의 +47에서 +68 사이의 부위에 위치하며, PPARγ와 RXRα의 heterodimer가 이 부위에 결합하여 유전자 발현을 활성화시킨다. 그리고 luciferase reporter와 결합된 췌장형 글루코키나제 유전자의 프로모터에서 PPRE를 없애

거나 돌연변이를 유발시키면 PPARγ에 대한 반응성이 없어진다. Thiazolidinediones의 하나인 troglitazone는 췌장 베타 세포주에서 글루코키나제 유전자의 발현을 증가시키며, 제 2형 당뇨병의 동물 모델인 Zucker Diabetic Fatty 백서에서 내당능을 향상시키고, 췌장 베타 세포에서 글루코키나제 유전자의 발현을 회복시킨다.

본 연구결과는 PPARγ가 췌장 베타세포에서 혈당인지 기구의 유전자 발현 조절에 관여하여 베타 세포의 혈당 감수성을 향상시키는 것을 의미하고, 이러힌 작용은 PPARγ의 리간드가 인슐린비의존형 당뇨병 환자에서 췌장 베타세포의 기능 회복에 기여할 수 있음을 시사한다.

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핵심되는 말 : PPARγ, 글루코키나제, 베타세포, 포도당, 인슐린

[영문]

Thiazolidinediones (TZDs), synthetic ligands of PPARγ, improve peripheral insulin sensitivity and glucose stimulated insulin secretion in pancreatic β cells. To explore the role of PPARγ in glucose sensing of β cells, we have dissected β cell specific glucokinase (βGK) promoter, which constitutes glucose sensing apparatus in pancreatic βcells, and identified a peroxisomal proliferator response element (PPRE) in the promoter.

PPRE is located in the region between +47 and +68 of βGK gene. PPARγ/RXRα heterodimer bound to this element and activated βGK promoter. βGK promoter luciferase constructs lacking PPRE or having mutations in PPRE lost PPARγ responsiveness. Ligand scavenging dominant negative mutant of PPARγ inhibited the

ligand dependent activation of βGK by PPARγ. Furthermore, troglitazone, a kind of TZDs, increased endogenous GK expression in β cell lines. Significantly, troglitazone treated diabetic ZDF rats restored glucose tolerance and GK expression of the pancreatic islets. These results indicated that PPARγ could regulate βGK expression in vivo and in vitro.

Taken together with the GLUT2-PPRE, it is concluded that PPARγ regulates gene expression of glucose sensing apparatus and thereby improves glucose sensing ability of β cells, contributing to the restoration of β cell function in NIDDM subjects by troglitazone.