Differentielle gewebespezifische Regulation der homologen UDP-Glukuronosyltranferasen (UGT) 1A9 und UGT1A10 durch den Nuclear Factor Erythroid 2-related Factor 2 (Nrf2) und den Aryl Hydrocarbon Receptor (AhR)

Einleitung: UDP-Glukuronosyltransferasen (UGT) sind Enzyme, die viele Xenobiotika und Endobiotika in wasserlösliche Derivate überführen und entgiften. Während die humane UGT1A9 vorwiegend in Leber und Nieren exprimiert wird, ist die humane UGT1A10 trotz einer Promotorsequenz-Homologie von mehr als 75% exklusiv im extrahepatischen Gastrointestinaltrakt zu finden.

Ziele: Ziel dieser Studie war es, mögliche Ursachen für diese gewebespezifische Expression der beiden UGTs aufzuklären.

Methodik: Die UGT Promotoren (500 bp) wurden durch Induktionsversuche mit TCDD (induziert Aryl Hydrocarbon Factor (AhR)) und tBHQ (induziert Nuclear Factor Erythroid 2-related Factor 2 (Nrf2)) mittels Luciferase-Assay in Kyse70-Zellen studiert und DNA Bindungsmotive durch zielgerichtete Mutagenese, siRNA sowie electrophoretic mobility shift assay (EMSA) charakterisiert.

Ergebnis: Während der UGT1A9-Promotor im Luciferase-Assay ausschließlich eine Induzierbarkeit durch TCDD (AhR) zeigte, konnte der UGT1A10-Promotor sowohl durch TCDD als auch durch tBHQ (Nrf2) induziert werden. Das Antioxidant Response Element (ARE), an das Nrf2 bindet, wurde durch Mutagenese-Experimente im UGT1A10 Promotor an Position -149 identifiziert. Wurde im UGT1A9 Promotor das homologe ARE um eine Base mutagenisiert, so dass es dem ARE im UGT1A10 Promotor entsprach, konnte auch eine tBHQ-Induzierbarkeit für UGT1A9 erreicht werden. Außerdem konnte für UGT1A10 eine koordinierte Regulation durch AhR und Nrf2 mittels Luciferase-, siRNA- und EMSA-Experimenten nachgewiesen werden, die bei UGT1A9 nicht detektierbar war.

Schlussfolgerung: Wir demonstrieren eine differentielle Regulation der hepatischen UGT1A9 und der extrahepatischen UGT1A10 durch die Transkriptionsfaktoren Nrf2 und AhR. Unsere Ergebnisse liefern potentielle molekulare Mechanismen für die gewebespezifische Expression beider homologen UGTs. Da UGT1A9 und UGT1A10 die Glukuronidierung von Medikamenten und Mutagenen katalysieren, zeigt ihre XRE-abhängige Transkription eine Möglichkeit der Substrat-induzierten Kontrolle der Zyto- und Genoprotektion. Die Sauerstoffradikal-abhängige Induktion von UGT1A10 kann darüberhinaus bei der Protektion von Xenobiotika-verursachten Mukosaschäden eine wichtige Rolle spielen.