Regulation of GLUT2 glucose transporter gene promoter activity by Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ in hepatocytes

Abstract

[한글]

간장형 포도당운반체는 간장과 췌장 베타세포에서 주로 발현되며 생체 내에서 당질의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 간장형 포도당운반체의 유전자 발현이 여러 간장 특이 전사인자에 의해 조절된다는 보고가 있으며, 또한 PPARγ가 간장에서 당질대사에 관여하는 유전자들의 발현을 조절한다고 알려져 있다. 따라서 본 실험에서 PPARγ가 포도당운반체 유전자 조절에 어떤 영향을 미치는지 조사하였다. PPARγ을 과발현시킨 경우에 사람, 백서, 마우스의 포도당운반체 유전자 promoter 활성을 조사한 결과 마우스에서 tro

glitazone에 의한 가장 높은 활성을 보였다. 이런 활성의 증가는 마우스의 일차배양 간장세포 뿐만 아니라 여러 가지 다른 세포주에서도 같은 경향을 나타내었다. Promoter의 염기서열을 순차적으로 제거한 후 활성을 측정한 결과 -166까지 제거한 경우 활성이 크게 낮아지는 것을 볼 수 있었다. 또한 백서의 간장 핵단백질을 이용한 DNase I footprinting

실험에서 -206에서 -147 부위에 단백질이 결합하는 것을 확인하였다. 이 부위에 PPARγ가 결합하는지를 확인하기 위하여 EMSA를 수행한 결과 -197/-184 부위에 PPRE가 존재한다는 것을 밝힐 수 있었다. 또한 이 부위를 돌연변이 시켰을 때 promoter의 활성이 급격하게 떨어지는 것을 관찰하였다. 이상의 결과는 PPARγ가 마우스 간장세포에서 간장형 포도당운반체 mRNA의 발현을 증가시킬 수 있다는 것을 보여주며, 마우스 간장형 포도당운반체 promoter가 PPARγ에 의해 조절되는 기전과 troglitazone을 제 2형 당뇨병 환자에게 투여하였을 때 어떻게 혈당이 조절되는지를 설명하는 것이라 할 수 있다.

[영문]

GLUT2 glucose transporter is mainly expressed in hepatocytes and pancreatic cells and plays a critical role in glucose homeostasis in living organism. The expression of GLUT2 is reported to be regulated by several liver-specific transcription

factors, and there are evidences that peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) may participate in regulating the expression of genes involved in glucose metabolism in liver. To this end, we examined human, rat, and mouse promoter activities exerted by PPARγ, and observed that mouse GLUT2 promoter was the most activated in primary mouse hepatocytes as well as various hepatic cell lines by troglitazone treatment. Serial deletion study of the construct revealed that the promoter activity was dramatically decreased when -166 region was deleted. DNase I

footprinting assay using liver nuclear extract clearly showed the protection between -206 and -147, suggesting the presence of PPAR response element (PPRE) in this region. The protein binding to this site was further investigated by electrophoretic mobility shift assay (EMSA) with a combination of competition and supershift assay. From this experiment, we have localized the PPRE in the region of -197/-184.

Introduction of a mutation in this region resulted in the dramatic decrease in the promoter activity. Also, PPARγ increased the endogenous GLUT2 mRNA expression in primary mouse hepatocytes. From these results, it is concluded that the mouse GLUT2promoter can be regulated by PPARγ, which may explain a role of liver in the regulation of blood glucose level when troglitazone was administered to type 2 diabetic patients.