Reglarea transcripțională a lipogenezei
Dovezile adunate în ultimii ani indică faptul că efectele diferitelor substanțe nutritive și hormoni asupra expresiei genelor lipogenice sunt mediate de SREBPs (Hua et al., 1993; Tontonoz et al., 1993; Yokoyama et al., 1993). SREBPs sunt factori de transcripție care reglează expresia genelor legate de metabolismul colesterolului și al acizilor grași. Aceștia aparțin grupului de factori de transcripție de tip basic helix-loop-helix (bHLH)-leucine zipper, și pot fi separați în trei tipuri: SREBP-2, SREBP-1a și SREBP-1c (numit și ADD1). SREBP-1a și -1c, dintre care SREBP-1c este considerat cel mai relevant din punct de vedere fiziologic, sunt produse de o singură genă care diferă prin primul exon. De la descoperirea sa în 1993, modul molecular de acțiune al SREBP-2 a fost foarte bine caracterizat. Atunci când nivelurile de colesterol liber din celulă sunt ridicate, SREBP-2 este prezent sub forma unui precursor imatur de mari dimensiuni, legat de reticulul endoplasmatic. Atunci când concentrația celulară de colesterol scade, molecula precursoare este scindată proteolitic pentru a elibera un fragment matur care se translocă în nucleu. În nucleu, SREBP-2 matură se leagă de un așa-numit element de răspuns la steroli din regiunea promotoare a genelor țintă și, astfel, activează transcrierea acestora.
Studii efectuate la șoareci transgenici care supraexprimă SREBP-2 în ficat au sugerat că SREBP-2 stimulează expresia genelor implicate în metabolismul colesterolului, cum ar fi receptorul LDL, genele farnesil pirofosfat sintetazei și HMG-CoA reductazei. În mod interesant, la șoarecii care supraexprimă SREBP-1a sau SREBP-1c în ficat, s-a observat o acumulare dramatică de trigliceride hepatice și niveluri ridicate de expresie a genelor lipogene. Acest lucru a dus la concluzia că SREBP-1 activează genele legate de lipogeneză în ficat (revizuit în Horton și Shimomura, 1999).
În mod surprinzător, fenotipul șoarecilor SREBP-1 null a arătat că SREBP-1 are probabil un rol oarecum diferit în țesutul adipos. La acești șoareci, masa țesutului adipos nu a fost afectată și nici expresia în țesutul adipos a sintezei acizilor grași și a acetil-CoA carboxilazei (Shimano et al., 1997). Dovezi suplimentare care sugerează un rol diferit al SREBP-1 în țesutul adipos au venit din studiile cu șoareci transgenici care exprimă SREBP-1c sub controlul promotorului aP2 (pentru o supraexprimare specifică țesutului adipos). În țesutul adipos alb al acestor șoareci, expresia genelor implicate în metabolismul colesterolului a fost semnificativ crescută, în timp ce expresia genelor implicate în sinteza acizilor grași și a trigliceridelor a rămas neschimbată (Shimomura et al., 1998). O observație și mai frapantă și contraintuitivă la acești șoareci a fost aceea că masa lor de țesut adipos a fost redusă la mai puțin de jumătate din cea a șoarecilor de tip sălbatic. Explicația din spatele masei adipoase diminuate rămâne evazivă, dar ar putea fi legată de scăderea expresiei factorilor de transcripție adipogenă a receptorului activat de proliferatorul peroxisomului γ (PPARγ) și a proteinei CCAAT enhancer binding protein (C/EBPα). În general, aceste date sugerează că rolurile SREBP-1 în ficat și în țesutul adipos pot fi diferite.
Este din ce în ce mai evident că inducerea expresiei genelor lipogene în ficat de către insulină și glucoză este mediată de SREBP-1. Într-adevăr, șoarecii nuli SREBP-1 prezintă o afectare a reglajului ascendent al expresiei genelor lipogenice pe un protocol de post/realimentare (Shimano et al., 1999). Insulina și glucoza afectează activitatea transcripțională a SREBP-1 prin mai multe mecanisme. În primul rând, s-a demonstrat că insulina stimulează expresia ARNm a SREBP-1 în adipocite (Kim et al., 1998) și hepatocite (Foretz et al., 1999b), un efect care este probabil mediat de calea fosfatidilinositol-3-kinazei (Azzout-Marniche et al., 2000). În plus, insulina crește probabil activarea transcripțională prin SREBP-1, independent de modificările nivelului ARNm al acesteia, prin fosforilarea dependentă de MAP-kinază (Roth et al., 2000). Ca și insulina, glucoza stimulează activitatea promotorului SREBP-1 și expresia ARNm (Hasty et al., 2000). Creșterea relativă a formei nucleare a SREBP-1 după realimentarea cu carbohidrați (Horton et al., 1998) sugerează că insulina și glucoza pot stimula, de asemenea, transcripția genetică dependentă de SREBP-1 prin activarea scindării proteolitice a SREBP-1 legată de membrană. Cu toate acestea, nu a putut fi demonstrat un efect direct al insulinei sau glucozei asupra clivajului proteolitic al precursorului SREBP-1 (Azzout-Marniche et al., 2000; Hasty et al., 2000).
Acizii grași polinesaturați reglează, de asemenea, expresia genelor lipogenice. Cu toate acestea, spre deosebire de glucoză și insulină, ei reglează în jos expresia genelor. Acest efect este obținut prin inhibarea expresiei ARNm a SREBP-1 (Kim et al., 1999; Mater et al., 1999; Xu et al., 1999; Yahagi et al., 1999), precum și prin inhibarea procesării proteolitice a precursorului SREBP-1 (Thewke et al., 1998).
SREBP-1 joacă în mod clar un rol central în medierea efectelor insulinei asupra expresiei genelor, dar probabil că nu este singurul factor de transcripție implicat. Studiile in vitro au stabilit în mod clar importanța factorilor stimulatori din amonte (USF) în reglarea promotorului sintetazei acizilor grași de către insulină. USFs sunt factori de transcripție bHLH-leucine zipper omniprezenți care sunt capabili să interacționeze ca homo- și/sau heterodimeri cu casetele E ale secvenței CANNTG (Wang și Sul, 1997). O astfel de cutie E este prezentă în promotorul sintezei acizilor grași. Mutațiile care slăbesc legătura dintre USF1 și USF2 cu această cutie E anulează activarea dependentă de insulină a promotorului sintezei acizilor grași. Studii recente cu șoareci lipsiți de USF1 și/sau USF2 au furnizat dovezi foarte convingătoare că USF1 și USF2 sunt implicați în medierea efectului stimulator al insulinei/glucozei asupra expresiei sintetazei acidului gras (Casado et al., 1999). Efectele USF-urilor și ale SREBP-1 par a fi aditive și independente (Latasa et al., 2000). În cele din urmă, glucoza poate regla expresia genelor lipogenice prin intermediul unui factor de transcriere a răspunsului la carbohidrați (ChoRF), care nu a fost încă clonat. Elemente de răspuns specifice care se leagă de acest factor de transcripție au fost identificate în promotorul unor gene țintă, cum ar fi piruvat kinaza (Koo și Towle, 2000).
Un factor de transcripție important în țesutul adipos este receptorul hormonal nuclear PPARγ. În ciuda numelui său, această proteină nu este activată de proliferatorii de peroxisomi, ci de acizii grași și de derivații lor eicosanoizi, precum și de medicamentele din clasa tiazolidinedionelor (Kersten et al., 2000a). PPARγ face parte din programul de diferențiere a adipocitelor, inducând diferențierea preadipocitelor în celule adipoase mature. Până în prezent, se cunoaște doar un număr limitat de gene care sunt reglementate de PPARγ în țesutul adipos. Acestea codifică proteina de legare a acizilor grași din adipocite, lipaza lipoproteică, proteina de transport a acizilor grași (FATP), acil-CoA sintetaza, fosfo-enol piruvat carboxichinaza și factorul adipos indus de post FIAF/PPARγ legat de angiopoietina PGAR (Kersten et al., 2000b; Yoon et al., 2000). Pe baza identităților acestor gene, împreună cu observația că expresia PPARγ este stimulată de insulină (Vidal-Puig et al., 1997) și de SREBP-1 (Fajas et al., 1999), ne-am aștepta ca PPARγ să aibă nu numai un efect adipogenic, ci și un efect lipogenic. Acest lucru este susținut de datele clinice, care arată că pacienții care iau activatori sintetici ai PPARγ iau frecvent în greutate (Fuchtenbusch, 2000). Mai mult, șoarecii mutanți PPARγ heterozigoți prezintă depozite de grăsime mai mici la o dietă bogată în grăsimi (Kubota et al., 1999; Miles et al., 2000). Modelele inductibile și specifice țesutului PPARγ knock-out ar trebui să fie foarte informative în ceea ce privește obținerea unor informații suplimentare despre funcția PPARγ în celulele adipoase mature. În ceea ce privește ficatul, deși PPARγ este în mod normal doar minim exprimat în hepatocite, acumularea hepatică de trigliceride este asociată cu o creștere dramatică a expresiei PPARγ, sugerând că PPARγ poate juca un rol în stimularea lipogenezei (Chao et al., 2000).
În concluzie, ultimii ani au adus o avalanșă de date noi despre mecanismele de reglare a lipogenezei de către nutrienți și hormoni. Acum este clar că SREBP-1 și, într-o măsură mai mică, USF1 și USF2, joacă un rol central în medierea efectelor nutrienților și hormonilor asupra expresiei genelor lipogene în ficat. În țesutul adipos, un alt factor de transcripție, PPARγ, este esențial pentru reglarea atât a adipogenezei, cât și a lipogenezei. Rolul pe care SREBP-1 îl joacă în țesutul adipos nu a fost încă clar definit. Cu toate acestea, în general, SREBP-1 și PPARγ au devenit ținte atractive pentru intervențiile farmaceutice asupra unor tulburări precum hipertrigliceridemia și obezitatea.
.