БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 12, с. 1886–1894

УДК 577.214

Идентификация E2F8 в качестве регулятора транскрипции ферментов глюконеогенеза в первичных гепатоцитах мыши

© 2019 И. Чэнь #, Д. Юй #, Л. Ван *, Ш. Ду *

Emergency and Clinical Care Medicine Center, the Second Affiliated Hospital of Dalian Medical University, Dalian 116027, China; E-mail: wanglingui77@aliyun.com, dushouzhi80@163.com

Поступила в редакцию 29.04.2019
После доработки 02.07.2019
Принята к публикации 17.07.2019

DOI: 10.1134/S0320972519120121

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: диабет 2-го типа, глюконеогенез, E2F8, инсулиновая резистентность.

Аннотация

Нарушение регуляции процесса глюконеогенеза в клетках печени является основным фактором патогенеза сахарного диабета 2-го типа (T2DM). Известно, что глюконеогенез в клетках печени строго регулируется на уровне транскрипции. Целью настоящей работы была оценка роли транскрипционного фактора E2F8 в метаболизме глюкозы. Обнаружено, что уровни экспрессии E2F8 повышаются в клетках печени мышей линии db/db и мышей, страдающих от ожирения (DIO) в результате потребления обогащенной жирами пищи (HFD). Опосредованная аденовирусом повышенная экспрессия E2F8 в первичных гепатоцитах мыши вызывала экспрессию генов глюконеогенеза, включая PGC-1α, PEPCK и G6Рase, и увеличивала синтез глюкозы в клетках. Также показано, что повышенная экспрессия E2F8 вызывает нарушение чувствительности клеток к действию инсулина in vitro. Кроме того, нокдаун E2F8 приводил к повышению чувствительности первичных гепатоцитов к действию инсулина. Полученные результаты указывают на то, что E2F8 участвует в процессе глюконеогенеза и имеет отношение к возникновению устойчивости клеток к действию инсулина. Это может представлять новую стратегию лечения и профилактики возникновения сахарного диабета 2-го типа.

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

# Авторы внесли равный вклад в работу.

Финансирование

Данная работа выполнена при финансовой поддержке гранта (20170540252) от Фонда естественных наук провинции Ляонин (Liaoning Provincial Natural Science Foundation).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Все эксперименты с лабораторными животными были выполнены с одобрения Комитета по изучению животных Института лабораторных животных Даляньского медицинского университета.

Список литературы

1. Petersen, M.C., Vatner, D.F., and Shulman, G.I. (2017) Regulation of hepatic glucose metabolism in health and disease, Nat. Rev. Endocrinol., 13, 572–587.

2. Lin, H.V., and Accili, D. (2011) Hormonal regulation of hepatic glucose production in health and disease, Cell. Metab., 14, 9–19.

3. Ekberg, K., Landau, B.R., Wajngot, A., Chandramouli, V., Efendic, S., Brunengraber, H., and Wahren, J. (1999) Contributions by kidney and liver to glucose production in the postabsorptive state and after 60 h of fasting, Diabetes, 48, 292–298.

4. Moore, M.C., Coate, K.C., Winnick, J.J., An, Z., and Cherrington, A.D. (2012) Regulation of hepatic glucose uptake and storage in vivo, Adv. Nutr., 3, 286–294.

5. Chen, X., Iqbal, N., and Boden, G. (1999) The effects of free fatty acids on gluconeogenesis and glycogenolysis in normal subjects, J. Clin. Invest., 103, 365–372.

6. Landau, B.R., Wahren, J., Chandramouli, V., Schumann, W.C., Ekberg, K., and Kalhan, S.C. (1996) Contributions of gluconeogenesis to glucose production in the fasted state, J. Clin. Invest., 98, 378–385.

7. Perry, R.J., Samuel, V.T., Petersen, K.F., and Shulman, G.I. (2014) The role of hepatic lipids in hepatic insulin resistance and type 2 diabetes, Nature, 510, 84–91.

8. He, L., Sabet, A., Djedjos, S., Miller, R., Sun, X., Hussain, M.A., Radovick, S., and Wondisford, F.E. (2009) Metformin and insulin suppress hepatic gluconeogenesis through phosphorylation of CREB binding protein, Cell, 137, 635–646.

9. Wu, C., Khan, S.A., Peng, L.J., Li, H., Carmella, S.G., and Lange, A.J. (2006) Perturbation of glucose flux in the liver by decreasing F26P2 levels causes hepatic insulin resistance and hyperglycemia, Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 291, 536–543.

10. Pilkis, S.J., and Granner, D.K. (1992) Molecular physiology of the regulation of hepatic gluconeogenesis and glycolysis, Annu. Rev. Physiol., 54, 885–909.

11. Canto, C., and Auwerx, J. (2010) Clking on PGC-1alpha to inhibit gluconeogenesis, Cell Metab., 11, 6–7.

12. Liang, H., and Ward, W.F. (2006) PGC-1alpha: a key regulator of energy metabolism, Adv. Physiol. Educ., 30, 145–151.

13. Polager, S., and Ginsberg, D. (2008) E2F – at the crossroads of life and death, Trends Cell. Biol., 18, 528–535.

14. Aquinta, P.J., and Lees, J.A. (2007) Life and death decisions by the E2F transcription factors, Curr. Opin. Cell. Biol., 19, 649–657.

15. DeGregori, J., and Johnson, D.G. (2006) Distinct and overlapping roles for E2F family members in transcription, proliferation and apoptosis, Curr. Mol. Med., 6, 739–748.

16. Deng, Q., Wang, Q., Zong, W.Y., Zheng, D.L., Wen, Y.X., Wang, K.S., Teng, X.M., Zhang, X., Huang, J., and Han, Z.G. (2010) E2F8 contributes to human hepatocellular carcinoma via regulating cell proliferation, Cancer Res., 70, 782–791.

17. Maiti, B., Li, J., de Bruin, A., Gordon, F., Timmers, C., Opavsky, R., Patil, K., Tuttle, J., Cleghorn, W., and Leone, G. (2005) Cloning and characterization of mouse E2F8, a novel mammalian E2F family member capable of blocking cellular proliferation, J. Biol. Chem., 280, 18211–18220.

18. Lee, S., Park, Y.R., Kim, S.H., Park, E.J., Kang, M.J., So, I., Chun, J.N., and Jeon, J.H. (2016) Geraniol suppresses prostate cancer growth through down-regulation of E2F8, Cancer Med., 5, 2899–2908.

19. Zalmas, L.P., Zhao, X., Graham, A.L., Fisher, R., Reilly, C., Coutts, A.S., and La Thangue, N.B. (2008) DNA-damage response control of E2F7 and E2F8, EMBO Rep., 9, 252–259.

20. Luo, P., Wang, P.X., Li, Z.Z., Zhang, X.J., Jiang, X., Gong, J., Qin, J.J., Guo, J., Zhu, X., Yang, S., and Li, H. (2016) Hepatic oncostatin M receptor beta regulates obesity-induced steatosis and insulin resistance, Am. J. Pathol., 186, 1278–1292.

21. Shen, L., Cui, A., Xue, Y., Cui, Y., Dong, X., Gao, Y., Yang, H., Fang, F., and Chang, Y. (2014) Hepatic differentiated embryo-chondrocyte-expressed gene 1 (Dec1) inhibits sterol regulatory element-binding protein-1c (Srebp-1c) expression and alleviates fatty liver phenotype, J. Biol. Chem., 289, 23332–23342.

22. Xue, Y., Shen, L., Cui, Y., Zhang, H., Chen, Q., Cui, A., Fang, F., and Chang, Y. (2013) Tff3, as a novel peptide, regulates hepatic glucose metabolism, PLoS One, 8, e75240.

23. Luo, A., Yan, H., Liang, J., Du, C., Zhao, X., Sun, L., and Chen, Y. (2017) MicroRNA-21 regulates hepatic glucose metabolism by targeting FOXO1, Gene, 627, 194–201.

24. Neschen, S., Morino, K., Hammond, L.E., Zhang, D., Liu, Z.X., Romanelli, A.J., Cline, G.W., Pongratz, R.L., Zhang, X.M., Choi, C.S., Coleman, R.A., and Shulman, G.I. (2005) Prevention of hepatic steatosis and hepatic insulin resistance in mitochondrial acyl-CoA:glycerol-sn-3-phosphate acyltransferase 1 knockout mice, Cell. Metab., 2, 55–65.

25. Cahill, G.F., Jr. (2006) Fuel metabolism in starvation, Annu. Rev. Nutr., 26, 1–22.

26. Granner, D., and Pilkis, S. (1990) The genes of hepatic glucose metabolism, J. Biol. Chem., 265, 10173–10176.

27. Bjorntorp, P., and Rosmond, R. (1999) Visceral obesity and diabetes, Drugs, 58, 13–18, discussion 75–82.

28. Lammens, T., Li, J., Leone, G., and De Veylder, L. (2009) Atypical E2Fs: new players in the E2F transcription factor family, Trends Cell Biol., 19, 111–118.

29. Li, J., Ran, C., Li, E., Gordon, F., Comstock, G., Siddiqui, H., Cleghorn, W., Chen, H.Z., Kornacker, K., Liu, C.G., Pandit, S.K., Khanizadeh, M., Weinstein, M., Leone, G., and de Bruin, A. (2008) Synergistic function of E2F7 and E2F8 is essential for cell survival and embryonic development, Dev. Cell, 14, 62–75.

30. Weijts, B.G., Bakker, W.J., Cornelissen, P.W., Liang, K.H., Schaftenaar, F.H., Westendorp, B., de Wolf, C.A., Paciejewska, M., Scheele, C.L., Kent, L., Leone, G., Schulte-Merker, S., and de Bruin, A. (2012) E2F7 and E2F8 promote angiogenesis through transcriptional activation of VEGFA in cooperation with HIF1, EMBO J., 31, 3871–3884.

31. Thurlings, I., Martinez-Lopez, L.M., Westendorp, B., Zijp, M., Kuiper, R., Tooten, P., Kent, L.N., Leone, G., Vos, H.J., Burgering, B., and de Bruin, A. (2017) Synergistic functions of E2F7 and E2F8 are critical to suppress stress-induced skin cancer, Oncogene, 36, 829–839.

32. Park, S.A., Platt, J., Lee, J.W., Lopez-Giraldez, F., Herbst, R.S., and Koo, J.S. (2015) E2F8 as a novel therapeutic target for lung cancer, J. Natl. Cancer Inst., 107.

33. O-Sullivan, I., Zhang, W., Wasserman, D.H., Liew, C.W., Liu, J., Paik, J., DePinho, R.A., Stolz, D.B., Kahn, C.R., Schwartz, M.W., and Unterman, T.G. (2015) FoxO1 integrates direct and indirect effects of insulin on hepatic glucose production and glucose utilization, Nat. Commun., 6, 7079.