Кисень у міжклітинному просторі гепатоцитів як регулятор транскрипції гена сериндегідратази

Abstract

Через однонаправлений рух крові від портальної вени та печінкової артерії до центральної вени та у зв’язку з використанням кисню клітинами синусоїду у печінці формується градієнт концентрації кисню. Його різні концентрації визначають нерівномірну експресію генів у клітинах, розташованих в перипортальній та перивенозній зонах печінкового синусоїду. Ген, який кодує сериндегідратазу (СДГ), є типовим представником генів, що переважно експресуються в гепатоцитах перипортальної зони синусоїду. Нозерн-блот гібридизація і трансфекція первинних гепатоцитів щура конструкцією, що містить репортерний ген люциферази під контролем промотору гена СДГ (–2303…+55 п. н.), виявили, що експресія гена СДГ вища при нормоксії (16 % O2), ніж при гіпоксії (8 % O2). Чотири потенційних елементи відповіді на нормоксію (ЕВН) знайдено в промоторі гена СДГ (ЕВН-1, ЕВН-2, ЕВН-3 і ЕВН-4). Щоб встановити, який з цих елементів є функціонально важливим у гепатоцитах, клітини трансфікували конструкціями з репортерним геном люциферази, що перебуває під контролем у різній мірі вкороченої ділянки промотору гена СДГ. Трансфекція клітин HeLa і HepG2 конструкціями з шістьма послідовно розташованими копіями кожного з потенційних ЕВН перед промотором SV40 і репортерним геном люциферази засвідчила, що ЕВН-2 в клітинах HeLa і HepG2, а ЕВН-1 у клітинах HeLa беруть участь у регуляції транскрипції гена СДГ за умов нормоксії.

В связи с однонаправленным движением крови от портальной вены и печеночной артерии к центральной вене и из-за использования кислорода клетками синусоида в печени формируется градиент концентрации кислорода. Его различные концентрации определяют неравномерную экспрессию генов в клетках, расположенных в перипортальной и перивенозной зонах печеночного синусоида. Ген, кодирующий сериндегидратазу (СДГ), является типичным представителем генов, преимущественно экспрессирующихся в гепатоцитах перипортальной зоны синусоида. Нозерн-блот гибридизация и трансфекция первичных гепатоцитов крысы конструкцией, содержащей репортерный ген люциферазы под контролем промотора гена СДГ (–2303 …+55 п. н.), выявили, что экспрессия СДГ выше при нормоксии (16 % O2), чем при гипоксии (8 % O2). Четыре потенциальных элемента ответа на нормоксию (ЭОН) обнаружены в промоторе гена СДГ (ЭОН-1, ЭОН-2, ЭОН-3 и ЭОН-4). Чтобы установить, какой из этих элементов функционирует в гепатоцитах, клетки трансфицировали конструкциями с репортерным геном люциферазы, находящимся под контролем в разной мере укороченных участков промотора гена СДГ. Трансфекция клеток HeLa и HepG2 конструкциями, содержащими шесть последовательно расположенных копий каждого из потенциальных ЭОН перед промотором SV40 и репортерным геном люциферазы, показала, что ЭОН-2 в клетках HeLa и HepG2, а ЭОН-1 в клетках HeLa участвуют в регуляции транскрипции гена СДГ при нормоксии.

An oxygen gradient is formed in the liver due to the unidirectional blood flow from the portal vein and hepatic artery to the central vein and due to the oxygen-consuming metabolic processes of the cells along the sinusoid. This gradient appears to be one of the major factors responsible for differential expression of a number of genes between periportal and perivenous zones of liver sinusoid. The serine dehydratase (SerDH) gene is predominantly expressed in the hepatocytes of periportal zone. Northern blot analysis and transfections with the SerDH promoter luciferase constructs containing SerDH promoter (–2303 … +55 bp) upstream of the Firefly luciferase gene demonstrated that the SerDH expression was higher under normoxia (16 % O2) as compared to hypoxia (8 % O2). Four putative normoxia responsive elements (NRE) were found in the SerDH promoter (NRE-1, NRE-2, NRE-3, NRE-4). To identify which of these elements is functional in hepatocytes, several plasmids containing 6 copies of putative SerDH NRE’s upstream of the SV40 promoter and the Firefly luciferase gene were constructed. It was found that NRE-2 in both HeLa and HepG2 cells as well as NRE-1 in HeLa cells were responsible for the O2-dependent SerDH gene expression.