Peroxisome Proliferator Activated Receptor γ Coactivator-1α에 의한 인슐린유전자와 CXCL10 유전자의 발현 조절

Abstract

Background: Peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator 1α (PGC-1α), which act as a coactivator of nuclear receptors and several other transcription factors. This study was performed to evaluate the expressional regulation of insulin and inflammatory response genes by PGC-1α. Methods: Transient transfection assays were performed to measure the promoter activity of the insulin and CXCL10 gene. The insulin gene expression levels in INS-1 cells were determined by Northern blot analysis. Differentially expressed genes by PGC-1α overexpression in HASMCs were confirmed using DNA microarray, real-time PCR and Northen blot analysis. Results: Insulin promoter activity and mRNA levels were suppressed by GR and Ad-PGC-1α. Northern blot analysis of the INS-1 cells revealed that infection with Ad-PGC-1α markedly reduced the amount of insulin mRNA and treatment of Dex enhanced this effect in an additive manner. The PGC-1α-specific siRNA decreased insulin expression that was induced by Dex in the GR-expressing INS-1 cells was nearly restored by this siRNA treatment. We found that when vascular smooth muscle cells (VSMCs) overexpressed PGC-1α, immune or inflammatory response genes were highly expressed. For example, promoter activity and mRNA level of CXCL10 gene were increased by PGC-1α. Conclusion: PGC-1α overexpression inhibited insulin promoter activity in INS-1 cells and enhanced expressions of inflammatory response genes (CXCL10, CXCL11, TNFLSF10) in VSMCs.

연구배경: 인슐린의 발현 조절은 당 대사에 있어서 매우 중요하고 당뇨병의 발병과도 밀접한 연관성을 가진다. 동맥경화증은 대표적인 대사성 혈관 질환일 뿐만 아니라 대표적인 당뇨합병증이기도 하다. PGC-1α는 전사활성 보조인자로써 다양한 핵수용체와 결합하여 표적유전자를 조절한다. 특히, 당 대사 및 에너지 형성과 항상성에 관련된 유전자들의 발현에 보조인자 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 PGC-1α에 의한 인슐린의 전사활성 조절 기작을 규명하고 혈관 평활근세포를 이용하여 PGC-1α가 동맥경화증과 관련된 인자들의 발현을 조절할 수 있는지 조사하였다.방법: 췌장 베타세포주인 INS-1 세포를 이용하여 PGC-1α 재조합 아데노바이러스를 감염시킨 후 인슐린의 프로모터 활성 및 mRNA 수준을 조사하였다. 또한 GR을 cotransfection하여 GR의 보조인자로 PGC-1α가 작용하여 인슐린의 전사활성을 조절할 수 있는지 조사하였다. 혈관 평활근세포에서도 PGC-1α 재조합 아데노바이러스를 감염시켜 과발현 시킨 후, 발현의 차이를 보이는 유전자의 패턴을 조사하였다. 그 후, 발현의 차이를 보인 몇 몇 유전자를 선별하여 realtime RT-PCR 방법으로 다시 한 번 발현 변화를 확인하였으며, 특정 유전자에 대한 프로모터 활성과 mRNA 수준도 같이 조사하였다. 결과: 인슐린 비발현 세포주인 HepG2세포와 인슐린 발현 세포주인 INS-1 세포에서 PGC-1α 과발현에 의하여 인슐린유전자의 프로모터 활성이 감소되는 것을 확인하였으며, GR을 cotransfection한 결과 인슐린유전자의 프로모터 활성이 더욱 감소되는 것을 확인하였다. 또한 세포 내에 존재하는 인슐린의 mRNA 수준도 PGC-1α와 GR에 의하여 감소하는 것을 확인하였다. 혈관 평활근세포에서 PGC-1α의 과발현은 면역 및 염증반응과 관련된 유전자의 발현을 증가시키는 것으로 확인되었으며, 특히 TNFLSF10, CXCL10, CXCL11 등의 chemokine의 발현 증가가 두드러진 특징이었다. 이들 유전자들의 발현 패턴을 realtime RT-PCR을 통하여 재확인 하였으며, PGC-1α는 CXCL10 유전자의 프로모터활성을 증가시킴을 확인하였다.