Foxo の結合配列および標的遺伝子

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このページの最終更新日: 2020/02/14

  1. Foxo の結合配列
  2. Foxo の標的遺伝子

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Foxo の結合配列

DBE と IRE

Foxo がインスリン経路の下流にあることは、実は C. elegans DAF-16 で最初に発見された。そのため、初期の論文 (Ref. 3 など) では、DAF-16 のマウスホモログと表現されている。

文献 7 では、Drosophila の ChIP を行い、結合配列から 400 bp 以内にある遺伝子 を possible target として解析している。


> マウス Foxo1, 3a, 4 の結合配列を同定した論文 (3)。

  • この論文では、3 つのマウス Foxo および DAF-16 が、結合配列に TTGTTTAC という配列を共通して持っていることが示されている。
  • ランダムな配列をもつオリゴを使ってゲルシフト。72-mer オリゴマーで、中央の 32 塩基が完全にランダム、両端はプライマー配列。
  • EMSA 後、Foxo - DNA 複合体をゲルから切り出し PCR で増幅。シークエンスしてコア配列を決定。
  • その後、この 8 塩基が Foxo 結合に十分であることを示すため、20 塩基の二本鎖 DNA で EMSA を繰り返している。さらに、変異が入ると結合が弱まることも EMSA で示している。

BP-1 遺伝子のインスリン応答配列 (IRE; insulin-responsive elements) は 5'-TT(G/A)TTTTG-3' で、Foxo 結合配列とは最後の 2 塩基が異なっている。EMSA では、IRE にも結合している場合があるものの、TTGTTTAC の方に強い結合がみられた (3)。

ただし、IRE の配列は以下のように論文によって異なっている。

  • 5'-T(A/G)TTT-3' in Durham et al. Endocrinology 140, 3140-3146, 1999.
  • 5'-TT(A/G)TTTTG-3' in Ref. 3.
  • 5'-T(G/A)TTT(T/G)(G/.T)-3' in Kepp et al. BMC Med Genet 8, 47, 2007.

> 哺乳類、C. elegans, Drosophila の標的に関するメタアナリシス (5)。

  • FOXO の標的は、いくつかのモデル生物・細胞株でクロマチン免疫沈降によって網羅的に同定されている。ChIP sequence のデータベースの解析。
  • FOXO の認識配列には core sequence があるが、細胞特異的な配列も存在する。
  • 以下の図に結合配列がまとめて示されている。

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Foxo の標的遺伝子

p27kip1

Foxo4 を過剰発現すると p27 の発現が増大し、細胞周期が止まる (2R)。MEF、A14 などの細胞で実験。

IGFBP1

IGF binding protein 1 のプロモーター領域にある insulin-responsive element に結合する (3I)。

ATGL

脂肪分解に関わる酵素 (4)。

G6Pase, PEPCK

いずれも糖新生酵素。糖新生の主体である肝臓における知見が多い。

Foxo1 は肝臓で G6Pase および PEPCK の発現を促進する (6)。結果として、糖新生を促進し解糖および脂肪合成を抑制する。

ただし、G6Pase の発現制御は直接の結合によるものだが、PEPCK は間接的であるという結果も出ている (8)。

Small RNA pathway

Drosophila では Ago2, Dcr1 など小分子 RNA の制御に関わる遺伝子を正に制御する (7)。RNA ウイルスへの抵抗生を上げるほか、RNAi の効率を上げる作用もある。



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References

  1. Huang et al. 2007a. Dynamic FoxO transcription factors. J Cell Sci, 120, 2479-2487.
  2. Medema et al. 2000a. AFX-like transcription factors mediate cell-cycle regulation by Ras and PKB through p27kip1. Nature 404, 782-787.
  3. Furuyama et al. 2000a. Identification of the different distribution of mRNAs and consensus binding sequences for mouse DAF-16 homologues. Biochem J 349, 629-634.
  4. Chakrabarti et al. 2009a. FoxO1 controls insulin-dependent adipose triglyceride lipase (ATGL) expression and lipolysis in adipocytes. J Biol Chem 284, 13296–13300.
  5. Webb et al. 2016a. Characterization of the direct targets of FOXO transcription factors throughout evolution. Aging Cell 15, 673-685.
  6. Barthel et al., 2005a (Review).FoxO proteins in insulin action and metabolism.
  7. Spellberg MJ & Marr MT 2nd. FOXO regulates RNA interference in Drosophila and protects from RNA virus infection. PNAS, 112, 14587-14592.
  8. Nakae et al. 2001. The forkhead transcription factor Foxo1 (Fkhr) confers insulin sensitivity onto glucose-6-phosphatase expression. J Clin Invest 108, 1359-1367.

Webb et al. (2016a) is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited. Also see 学術雑誌の著作権に対する姿勢.


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