Регуляция экспрессии изоформ PGC-1α в скелетных мышцах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре рассмотрены функциональная роль и регуляция экспрессии различных изоформ белка-коактиватора PGC-1α, одного из ключевых регуляторов биогенеза митохондрий в скелетной мышце. Паттерн экспрессии мРНК PGC-1α может значительно изменяться в покое и после мышечной активности. Это связано с тем, что экспрессия гена PGC-1α с канонического и альтернативного промоторов регулируется различными физиологическими стимулами, которые воздействуют на разные сигнальные пути. Экспрессия с канонического (проксимального) промотора регулируется главным образом через AMP-активируемую протеинкиназу, а с альтернативного - через β2-адренорецепторы. Транскрибируемые с обоих промоторов мРНК подвергаются альтернативному сплайсингу с образованием укороченных изоформ PGC-1α, которые обладают значительно большей устойчивостью к деградации и регулируют преимущественно ангиогенез, тогда как полноразмерные изоформы - биогенез митохондрий. Существование нескольких изоформ частично объясняет широкий спектр функций этого белка и повышает способность организма адаптироваться к различным физиологическим стимулам. Регуляция экспрессии гена PGC-1α с помощью различных сигнальных путей позволяет рассчитывать на разработку фармакологических способов воздействия на экспрессию этого гена. Это может иметь важное значение для лечения и профилактики различных заболеваний, таких, как метаболический синдром и сахарный диабет. Изучение механизмов, регулирующих экспрессию гена PGC-1α, и их функциональной роли может позволить управлять экспрессией этого гена с помощью физических нагрузок и/или фармакологических воздействий.

Об авторах

Д. В. Попов

Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: danil-popov@yandex.ru
Россия

E. A. Лысенко

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия

И. В. Кузьмин

Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия

O. Л. Виноградова

Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия

A. И. Григорьев

Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия

Список литературы

  1. Pedersen B.K., Febbraio M.A. // Nat. Rev. Endocrinol. 2012, V.8, №8, P.457-465
  2. Miura S., Kai Y., Kamei Y., Ezaki O. // Endocrinology. 2008, V.149, №9, P.4527-4533
  3. Zhang Y., Huypens P., Adamson A.W., Chang J.S., Henagan T.M., Boudreau A., Lenard N.R., Burk D., Klein J., Perwitz N. // J. Biol. Chem. 2009, V.284, №47, P.32813-32826
  4. Egan B., Carson B.P., Garcia-Roves P.M., Chibalin A.V., Sarsfield F.M., Barron N., McCaffrey N., Moyna N.M., Zierath J.R., O’Gorman D.J. // J. Physiol. 2010, V.588, №10, P.1779-1790
  5. Brenmoehl J., Hoeflich A. // Mitochondrion. 2013, V.13, №6, P.755-761
  6. Wright D.C., Han D.H., Garcia-Roves P.M., Geiger P.C., Jones T.E., Holloszy J.O. // J. Biol. Chem. 2007, V.282, №1, P.194-199
  7. Safdar A., Little J.P., Stokl A.J., Hettinga B.P., Akhtar M., Tarnopolsky M.A. // J. Biol. Chem. 2011, V.286, №12, P.10605-10617
  8. Little J.P., Safdar A., Cermak N., Tarnopolsky M.A., Gibala M.J. // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2010, V.298, №4, P. R912- R917
  9. Little J.P., Safdar A., Bishop D., Tarnopolsky M.A., Gibala M.J. // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2011, V.300, №6, P.R1303-R1310
  10. McGee S.L., Howlett K.F., Starkie R.L., Cameron-Smith D., Kemp B.E., Hargreaves M. // Diabetes. 2003, V.52, №4, P.926-928
  11. McGee S.L., Hargreaves M. // Diabetes. 2004, V.53, №5, P.1208-1214
  12. Handschin C., Rhee J., Lin J., Tarr P.T., Spiegelman B.M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003, V.100, №12, P.7111-7116
  13. Dumke C.L., Mark D.J., Angela M.E., Nieman D.C., Carmichael M.D., Quindry J.C., Travis T.N., Utter A.C., Gross Gowin S.J., Henson D.A. // Eur. J. Appl. Physiol. 2009, V.107, №4, P.419-427
  14. Olesen J., Kiilerich K., Pilegaard H. // Pflugers Arch. 2010, V.460, №1, P.153-162
  15. Scarpulla R.C. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008, V.1147, P.321-334
  16. Litonin D., Sologub M., Shi Y., Savkina M., Anikin M., Falkenberg M., Gustafsson C.M., Temiakov D. // J. Biol. Chem. 2010, V.285, №24, P.18129-18133
  17. Smith B.K., Mukai K., Lally J.S., Maher A.C., Gurd B.J., Heigenhauser G.J., Spriet L.L., Holloway G.P. // J. Physiol. 2013, V.591, №6, P.1551-1561
  18. Aquilano K., Vigilanza P., Baldelli S., Pagliei B., Rotilio G., Ciriolo M.R. // J. Biol. Chem. 2010, V.285, №28, P.21590-21599
  19. Arany Z., Foo S.Y., Ma Y., Ruas J.L., Bommi-Reddy A., Girnun G., Cooper M., Laznik D., Chinsomboon J., Rangwala S.M. // Nature 2008, V.451, №7181, P.1008-1012
  20. Chinsomboon J., Ruas J., Gupta R.K., Thom R., Shoag J., Rowe G.C., Sawada N., Raghuram S., Arany Z. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009, V.106, №50, P.21401-21406
  21. Rowe G.C., Raghuram S., Jang C., Nagy J.A., Patten I.S., Goyal A., Chan M.C., Liu L.X., Jiang A., Spokes K.C. // Circ. Res. 2014, V.115, №5, P.504-517
  22. Puigserver P., Wu Z., Park C.W., Graves R., Wright M., Spiegelman B.M. // Cell. 1998, V.92, №6, P.829-839
  23. Esterbauer H., Oberkofler H., Krempler F., Patsch W. // Genomics. 1999, V.62, №1, P.98-102
  24. Czubryt M.P., McAnally J., Fishman G.I., Olson E.N. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003, V.100, №4, P.1711-1716
  25. Akimoto T., Li P., Yan Z. // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2008, V.295, №1, P.C288-C292
  26. Lu J., McKinsey T.A., Nicol R.L., Olson E.N. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000, V.97, №8, P.4070-4075
  27. McGee S.L., Fairlie E., Garnham A.P., Hargreaves M. // J. Physiol. 2009, V.587, №24, P.5951-5958
  28. Hook S.S., Means A.R. // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2001, V.41, P.471-505
  29. Corton J.M., Gillespie J.G., Hardie D.G. // Curr. Biol. 1994, V.4, №4, P.315-324
  30. Chen Z.P., Stephens T.J., Murthy S., Canny B.J., Hargreaves M., Witters L.A., Kemp B.E., McConell G.K. // Diabetes. 2003, V.52, №9, P.2205-2212
  31. Fujii N., Hayashi T., Hirshman M.F., Smith J.T., Habinowski S.A., Kaijser L., Mu J., Ljungqvist O., Birnbaum M.J., Witters L.A. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, V.273, №3, P.1150-1155
  32. Rose A.J., Kiens B., Richter E.A. // J. Physiol. 2006, V.574, №3, P.889-903
  33. Sriwijitkamol A., Coletta D.K., Wajcberg E., Balbontin G.B., Reyna S.M., Barrientes J., Eagan P.A., Jenkinson C.P., Cersosimo E., DeFronzo R.A. // Diabetes. 2007, V.56, №3, P.836-848
  34. Rasmussen B.B., WinderW.W. I.O. // J. Appl. Physiol. 1997, V.83, №4, P.1104-1109
  35. Shaywitz A.J., Greenberg M.E. // Annu. Rev. Biochem. 1999, V.68, P.821-861
  36. Thomson D.M., Herway S.T., Fillmore N., Kim H., Brown J.D., Barrow J.R., Winder W.W. // J. Appl. Physiol. 2008, V.104, №2, P.429-438
  37. Zhang Y., Uguccioni G., Ljubicic V., Irrcher I., Iqbal S., Singh K., Ding S., Hood D.A. // Physiol. Rep. 2014, V.2, P.e12008
  38. Akimoto T., Pohnert S.C., Li P., Zhang M., Gumbs C., Rosenberg P.B., Williams R.S., Yan Z. // J. Biol. Chem. 2005, V.280, №20, P.19587-19593
  39. Wright D.C., Geiger P.C., Han D.H., Jones T.E., Holloszy J.O. // J. Biol. Chem. 2007, V.282, №26, P.18793-18799
  40. Widegren U., Jiang X.J., Krook A., Chibalin A.V., Bjornholm M., Tally M., Roth R.A., Henriksson J., Wallberg-Henriksson H., Zierath J.R. // FASEB J. 1998, V.12, №13, P.1379-1389
  41. Nordsborg N.B., Lundby C., Leick L., Pilegaard H. // Med. Sci. Sports Exerc. 2010, V.42, №8, P.1477-1484
  42. Popov D., Zinovkin R., Karger E., Tarasova O., Vinogradova O. // J. Sports Med. Phys. Fitness. 2014, V.54, P.362-369
  43. Edgett B.A., Foster W.S., Hankinson P.B., Simpson C.A., Little J.P., Graham R.B., Gurd B.J. // PLoS One. 2013, V.8, P.e71623
  44. Yoshioka T., Inagaki K., Noguchi T., Sakai M., Ogawa W., Hosooka T., Iguchi H., Watanabe E., Matsuki Y., Hiramatsu R. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2009, V.381, №4, P.537-543
  45. Soyal S.M., Felder T.K., Auer S., Hahne P., Oberkofler H., Witting A., Paulmichl M., Landwehrmeyer G.B., Weydt P., Patsch W. // Human Molecular Genetics 2012, V.21, №15, P.3461-3473
  46. Felder T.K., Soyal S.M., Oberkofler H., Hahne P., Auer S., Weiss R., Gadermaier G., Miller K., Krempler F., Esterbauer H. // J. Biol. Chem. 2011, V.286, №50, P.42923-42936
  47. Miura S., Kawanaka K., Kai Y., Tamura M., Goto M., Shiuchi T., Minokoshi Y., Ezaki O. // Endocrinology. 2007, V.148, №7, P.3441-3448
  48. Tadaishi M., Miura S., Kai Y., Kawasaki E., Koshinaka K., Kawanaka K., Nagata J., Oishi Y., Ezaki O. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2011, V.300, №2, P.E341-E349
  49. Norrbom J., Sallstedt E.K., Fischer H., Sundberg C.J., Rundqvist H., Gustafsson T. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2011, V.301, №6, P.E1092-E1098
  50. Popov D.V., Bachinin A.V., Lysenko E.A., Miller T.F., Vinogradova O.L. // J. Physiol. Sci. 2014, V.64, №5, P.317-323
  51. Ydfors M., Fischer H., Mascher H., Blomstrand E., Norrbom J., Gustafsson T. // Physiol. Rep. 2013, V.1, №6, P.e00140
  52. Ruas J.L., White J.P., Rao R.R., Kleiner S., Brannan K.T., Harrison B.C., Greene N.P., Wu J., Estall J.L., Irving B.A. // Cell. 2012, V.151, №6, P.1319-1331
  53. Tadaishi M., Miura S., Kai Y., Kano Y., Oishi Y., Ezaki O. // PLoS One. 2011, V.6, №12, P.e28290
  54. Chang J.S., Fernand V., Zhang Y., Shin J., Jun H.J., Joshi Y., Gettys T.W. // J. Biol. Chem. 2012, V.287, №12, P.9100-9111
  55. Kim S.H., Asaka M., Higashida K., Takahashi Y., Holloszy J.O., Han D.H. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2013, V.304, №8, P.E844-E852
  56. Frier B.C., Wan Z., Williams D.B., Stefanson A.L., Wright D.C. // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2012, V.302, №12, P. C1772- C1779
  57. Baar K., Wende A.R., Jones T.E., Marison M., Nolte L.A., Chen M., Kelly D.P., Holloszy J.O. // FASEB J. 2002, V.16, №14, P.1879-1886
  58. Chang J.S., Huypens P., Zhang Y., Black C., Kralli A., Gettys T.W. // J. Biol. Chem. 2010, V.285, №23, P.18039-18050
  59. Shen T., Liu Y., Schneider M.F. // J. Biomed. Biotechnol. 2012, V.2012, P.989263
  60. Sano M., Tokudome S., Shimizu N., Yoshikawa N., Ogawa C., Shirakawa K., Endo J., Katayama T., Yuasa S., Ieda M. // J. Biol. Chem. 2007, V.282, №35, P.25970-25980
  61. Olson B.L., Hock M.B., Ekholm-Reed S., Wohlschlegel J.A., Dev K.K., Kralli A., Reed S.I. // Genes Dev. 2008, V.22, №2, P.252-264
  62. Wen X., Wu J., Chang J.S., Zhang P., Wang J., Zhang Y., Gettys T.W., ZhangY. I.O. // Biomed. Res. Int. 2014, V.2014, P.e402175
  63. Thom R., Rowe G.C., Jang C., Safdar A., Arany Z. // J. Biol. Chem. 2014, V.289, P.8810-8817
  64. Jun H.J., Gettys T.W., Chang J.S. // PPAR. Res. 2012, V.2012, P.e320454
  65. Leone T.C., Lehman J.J., Finck B.N., Schaeffer P.J., Wende A.R., Boudina S., Courtois M., Wozniak D.F., Sambandam N., Bernal-Mizrachi C. // PLoS Biol. 2005, V.3, №4, P. e101
  66. Jun H.J., Joshi Y., Patil Y., Noland R.C., Chang J.S. // Diabetes. 2014, V.63, №11, P.3615-3625
  67. Arany Z., He H., Lin J., Hoyer K., Handschin C., Toka O., Ahmad F., Matsui T., Chin S., Wu P.H. // Cell Metab. 2005, V.1, №4, P.259-271
  68. Lin J., Wu P.H., Tarr P.T., Lindenberg K.S., St-Pierre J., Zhang C.Y., Mootha V.K., Jager S., Vianna C.R., Reznick R.M. // Cell. 2004, V.119, №1, P.121-135
  69. Handschin C., Choi C.S., Chin S., Kim S., Kawamori D., Kurpad A.J., Neubauer N., Hu J., Mootha V.K., Kim Y.B. // J. Clin. Invest. 2007, V.117, №11, P.3463-3474
  70. Handschin C., Chin S., Li P., Liu F., Maratos-Flier E., LeBrasseur N.K., Yan Z., Spiegelman B.M. // J. Biol. Chem. 2007, V.282, №41, P.30014-30021
  71. Perez-Schindler J., Summermatter S., Santos G., Zorzato F., Handschin C. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013, V.110, №50, P.20314-20319

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Попов Д.В., Лысенко E.A., Кузьмин И.В., Виноградова O.Л., Григорьев A.И., 2015

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах