INS-1 세포에서 소포체스트레스에 의한 인슐린 유전자 발현 감소에 tribbles-related protein 3 (TRB3)가 미치는 영향

Abstract

배경: 췌장 베타세포는 소포체가 잘 발달되어 있는 것이 중요한 특징 중의 하나이다. 소포체스트레스에 의한 베타세포의 기능이상이 당뇨병을 유발한다는 것은 최근 여러 연구들에서 밝혀진 바 있다. TRB3는 Drosophila tribbles의 mammalian homolog로 최근 여러 연구에서 당뇨병인 상태에서 Akt 활성을 억제하는 기능이 있음이 밝혀져 왔다. 이에 본 연구는 INS-1 세포에서 소포체스트레스에 의해 유발된 TRB3의 발현 증가가 인슐린 유전자의 발현에 미치는 영향을 알아보았다. 방법: 소포체스트레스의 유발이 인슐린 유전자의 발현과 TRB3의 발현에 미치는 영향을 알아보기 위해 소포체스트레스를 유발하는 물질인 tunicamycin과 thapsigargin을 INS-1 세포에 처리하고 인슐린 mRNA의 발현변화와 TRB3의 단백질 발현 변화를 노던 블롯과 웨스턴 블롯 통해 확인하였다. 소포체스트레스에 의해 증가된 TRB3가 인슐린 유전자의 발현에 영향을 미치는 지를 알아보기 위해 TRB3를 발현하는 아데노바이러스를 제작하고 아데노바이러스 TRB3가 인슐린과 PDX-1 및 MafA 유전자의 발현에 미치는 효과를 측정하였다. 그리고 인간 인슐린 유전자 전자촉진자를 이용하여 TRB3가 인슐린 유전자 전사 촉진자의 활성에 미치는 효과를 측정하였다. 결과: INS-1 세포에 tunicamycin과 thapsigargin을 처리할 경우 인슐린 mRNA의 발현이 감소하였고 TRB3 단백질의 발현은 증가되었다. INS-1 세포에 TRB3 발현 벡터와 인슐린 유전자 전사 촉진자를 발현하는 벡터를 동시에 전달할 경우 TRB3는 인슐린 유전자 전사촉진자의 활성을 억제 하였다. INS-1 세포에 TRB3를 발현하는 아데노바이러스를 감염시켜 과발현 시켰을 때 인슐린과 PDX-1 mRNA의 발현은 농도에 의존적으로 감소하였으나 MafA mRNA의 발현은 변화가 없었다. 결론: INS-1 세포에서 소포체스트레스가 유발될 경우 TRB3 발현이 증가하고 아데노바이러스에 의한 TRB3의 과발현은 인슐린 유전자 발현을 억제하였다. TRB3에 의한 인슐린 유전자의 발현 감소는 TRB3에 의한 PDX-1의 발현 억제가 관여할 것으로 사료 된다. Background: The highly developed endoplasmic reticulum (ER) structure in pancreatic beta cells is related to its heavy engagement of insulin biosynthesis. Thus, any pertubation of ER function inevitably impacts insulin biosynthesis. Recent studies showed that the expression of tribbles-related protein 3 (TRB3), mammalian homolog of Drosophilia tribbles, in various cell typs is induced by ER stress. Here we examined whether ER stress induces TRB3 expression in INS-1 cells and TRB3 mediates ER stress-induced suppression of insulin gene expression. Methods: The effects of tunicamycin and thapsigargin on insulin and TRB3 expression in INS-1 cells were measured by Northern and Western blot analysis, respectively. The effects of adenovirus-mediated overexpression of TRB3 on insulin, PDX-1 and MafA gene expression in INS-1 cells were measured by Northern blot analysis. The effect of TRB3 on insulin promoter was measured by transient transfection study with constructs of human insulin promoter. Results: The treatment of INS-1 cells with tunicamycin and thapsigargin decreased insulin mRNA expression but increased TRB3 protein expression. Adenovirus mediated overexpression of TRB3 decreased insulin gene expression in a dose dependent manner. Transient transfection study showed that TRB3 inhibits insulin promoter activity, suggesting that TRB3 inhibits insulin gene expression at transcriptional level. Adenovirus-mediated overexpression of TRB3 also decreased PDX-1 mRNA expression but did not influence on MafA mRNA expression. Conclusion: This study showed that ER stress-induced TRB3 expression decreased insulin and PDX-1 gene expression in INS-1 cells. Our data suggest that TRB3 plays an important role in ER stress-induced beta cell dysfunction.