Transkriptionelle Aktivierung der humanen UDP-Glucuronosyltransferase Isoform UGT1A6 durch Induktoren vom Antioxidantien-Typ

Abstract

UDP-Glucuronosyltransferasen ( UGTs ), an der Phase II des Fremdstoffmetabolismus maßgeblich beteiligte Enzyme, werden durch endogene als auch Umwelt-Faktoren reguliert. Behandlung der menschlichen Colonkarzinom-Zellinie Caco-2/TC7 mit tert-Butylhydrochinon ( TBHQ ) führt zu einer ca. 2-fachen Aktivierung der UGT1A6 Genexpression. Im Falle mehrerer Phase II Enzyme, wie z.B. der NAD(P)H:Chinon Oxidoreduktase 1 und den Glutathion-S-Transferasen, konnte gezeigt werden, daß TBHQ einen neuartigen Signalweg auslöst. Bei diesem wird eine transkriptionelle Aktivierung durch die Bindung von Transkriptionsfaktor-Heterodimeren - an denen Leucin-Zipper-Protein wie z.B. der 'NF-E2 Related Factor 2' ( Nrf2 ) beteiligt sind - an 'Antioxidant Response Elements' ( AREs ) in den regulatorischen Bereichen dieser Gene vermittelt. Über den Induktions-Mechanismus bei den UGTs ist bisher nichts bekannt. Unter Verwendung von Reportergen-Analysen konnte diese Studie zeigen, daß zumindest eines von fünf in den ersten 3 kb der 5'-terminalen Region der humanen UGT1A6 enthaltenen ARE-ähnliches Motiven, ARE5' genannt, an der transkriptionellen Aktivierung der menschlichen UGT1A6 durch TBHQ in Caco-2/TC7-Zellen beteiligt ist. Durch Gelshift-Analysen wurde nachgewiesen, daß alle enthaltenen ARE-ähnlichen Motive spezifisch nukleäre Proteine binden. Im Falle der ARE5'-Sequenz wird diese spezifische Protein-Bindung durch eine TBHQ-Behandlung deutlich verstärkt und in Anwesenheit eines Antikörpers gegen Nrf2 vermindert. Die Ergebnisse dieser Studie weisen darauf hin, daß ein ARE-ähnlicher Mechanismus an der Induktion der humanen UGT1A6 durch TBHQ beteiligt ist und daß die verwendete Caco-2/TC7-Zellinie ein geeignetes Modell darstellt, um den zugrundeliegenden Induktions-Mechanismus weiter zu untersuchen.

UDP-glucuronosyltransferases ( UGTs ), major phase II enzymes of xenobiotic metabolism, are regulated by endogenous and environmental factors. In human carcinoma cell line Caco-2/TC7, treatment with tert-butylhydroquinone ( TBHQ ) leads to ca. 2-fold activation of human UGT1A6 gene expression. In the case of several phase II enzymes such as NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 and glutathione-S-transferases, TBHQ has been shown to trigger a novel signaling pathway of induction. In this pathway, transcriptional activation is mediated by the binding of transcription factor heterodimers involving leucine zipper proteins like NF-E2 related factor 2 ( Nrf2 ) to antioxidant response elements ( AREs ) in the regulatory regions of these genes. So far, the induction mechanism of UGTs is unknown. Using reporter gene analysis, this study showed that at least one of five ARE-like motifs within the first 3 kb of the 5'-flanking region of human UGT1A6, termed ARE5', contributes to the transcriptional activation of human UGT1A6 by TBHQ in Caco-2/TC7 cells. As shown by electrophoretic mobility shift analysis, all ARE-like motifs specifically bind nuclear proteins. In the case of the ARE5' sequence, specific protein binding is clearly increased by treatment with TBHQ and diminished in the presence of antibody to Nrf2. The results of this study indicates that an ARE-like mechanism contributes to induction of human UGT1A6 by TBHQ and that the Caco-2/TC7 cell line used is a suitable model to further elucidate the underlying induction mechanism.