Promotervarianten des humanen hepatischen UGT1A4-Gens beeinflussen dessen Expression, Induktion und die hepatische Glukuronidierung

Einleitung: UDP-Glukuronosyltransferasen (UGT) sind ein zentrales Metabolisierungssystem für endogene und exogene Substrate und spielen bei der Detoxifikation von Karzinogenen und therapeutischen Pharmaka eine wichtige Rolle. Eine Vielzahl funktionell relevanter Polymorphismen (SNPs) konnten durch uns und andere im Bereich der UGT-Loci nachgewiesen werden. Für den Exon 1-Bereich des in der Leber exprimierten UGT1A4-Gens sind bislang 2 funktionelle SNPs beschrieben. Zur Beantwortung der Frage nach dem Einfluss von Regulations-bestimmenden und strukturellen genetischen Variationen von UGT1A4 für die hepatische Glukuronidierung wurde der Promoterbereich von UGT1A4 analysiert. Methodik: Genomische DNA von 109 Blutspendern wurde durch PCR-Amplifikation und Resequenzierung der UGT1A4 5’UTR analysiert. Zielgerichtete Mutagenese, Luciferase Reporter-Gen-Konstrukte wurden zur Promoteranalyse in Hep G2-Zellen eingesetzt. Induktionsversuche wurden mittels 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-Dioxin(TCDD) durchgeführt. Mikrosomen von Leberproben wurden durch UGT-Aktivitätsassay und HPLC auf spezifische Glukuronidierungs-Aktivitäten untersucht. Ergebnisse: Die 5’UTR-Region des UGT1A4-Gens wies zwei neue Varianten auf (–163 G>A und –219 C>T) mit einer allelischen Frequenz von 0.12 und einem Kopplungsungleichgewicht miteinander und mit dem UGT1A4 L48V Exon 1-SNP. Im Reportergenversuch zeigte die Promotervariante eine 40%ige Reduktion der UGT1A4-Transkription und eine um 40% reduzierte Reduktion der TCDD-Induktibilität, was eine genetische Modulation des Xenobiotika(AhR, ARNT) Signaltransduktionsweges zeigt. Patienten, die UGT1A4-Varianten tragen zeigten eine reduzierte mikrosomale Aktivität der hepatischen Androgene, Cyproheptadine und Trifluoperazine-Glukuronidierung. Schlussfolgerung: Genetische Varianten im Promoterbereich reduzieren die hepatische Expression von UGT1A4 und sind gekoppelt mit aktivitätsmindernden Varianten im Exon 1 dieses Enzyms. Wir zeigen weiter, dass UGT1A4 durch Xenobiotika induzierbar ist und dass dessen Induktion durch Promotervarianten negativ moduliert wird. Die funktionelle Relevanz zeigt sich in einer reduzierten mikrosomalen Glukuronidierung der Leber von Steroidhormonen und Medikamenten bei Trägern von UGT1A4-Varianten. Polymorphismen des UGT1A4-Gens begründen daher eine individuelle Variabilität des Medikamentenstoffwechsels sowie der Detoxifikation der Leber und repräsentieren metabolische Risikofaktoren für Therapie und Krankheitsdisposition.

Schlüsselwörter

Induktion - Leberstoffwechsel - Polymorphismen - UGT