肝臓のグルコキナーゼは、解糖および脂肪生成遺伝子発現におけるCHREBPおよびSREBP-1Cの相乗作用に必要です

肝臓グルコキナーゼ（GK）は、グルコースのグルコース6-リン酸（G6P）へのリン酸化を触媒します。これは、肝臓のグルコース代謝と糖溶解および脂肪生成遺伝子の誘導に不可欠なステップです。ステロール調節元素結合タンパク質-1C（SREBP-1C）は、肝遺伝子発現に対するインスリン作用の主要なメディエーターとして浮上していますが、その転写効果がグルコース代謝の増加によって引き起こされる程度は不明のままです。肝臓GKノックアウトマウス（HGK-KO）を使用することで、L-ピルビン酸キナーゼ（L-PK）、脂肪酸シンターゼ（FAS）、アセチルCoAカルボキシラーゼ（ACC）、およびスポットのグルコースによる急性刺激が示されました。14の遺伝子にはGK発現が必要です。SREBP-1Cの効果がGK発現とその後のグルコース代謝を必要とするかどうかを判断するために、SREBP-1Cの転写活性型は、in vivoおよびコントロールおよびHGK-KO肝細胞の原発培養の両方で過剰発現しました。我々の結果は、L-PK、ACC、FAS、およびSPOT 14遺伝子発現の最大誘導には、GKを介したSREBP-1Cおよびグルコース代謝の相乗作用が必要であることを示しています。実際、SREBP-1Cを過剰発現するHGK-KO肝細胞では、低K（M）ヘキソキナーゼ活性の顕著な増加にもかかわらず、これらの肝細胞が効率的に代謝する能力が効率的に代謝される能力が低下したため、糖溶解性および脂肪生成遺伝子に対するグルコースの効果が失われます。我々の研究はまた、HGK-KO肝細胞で観察されたグルコース効果の喪失が、肝臓のグルコースシグナル伝達を媒介することが示唆される転写因子である炭水化物応答性元素結合タンパク質（CHRBP）遺伝子発現の減少と関連していることを明らかにしています。小さな干渉RNAを使用して達成されたCHREBP遺伝子発現の減少は、内因性糖溶解（L-PK）および脂肪生成（FAS、ACC）遺伝子発現に対するグルコース効果の喪失をもたらし、それによりグルコース作用におけるCHREBPの直接的な意味を示します。これらの結果は、これらの結果をサポートし、肝臓での解糖および脂肪生成遺伝子発現の食事誘導には、ChREBPを介して作用するSREBP-1Cとグルコース代謝の両方が必要です。

Hepatic glucokinase (GK) catalyzes the phosphorylation of glucose to glucose 6-phosphate (G6P), a step which is essential for glucose metabolism in liver as well as for the induction of glycolytic and lipogenic genes. The sterol regulatory element-binding protein-1c (SREBP-1c) has emerged as a major mediator of insulin action on hepatic gene expression, but the extent to which its transcriptional effect is caused by an increased glucose metabolism remains unclear. Through the use of hepatic GK knockout mice (hGK-KO) we have shown that the acute stimulation by glucose of l-pyruvate kinase (l-PK), fatty acid synthase (FAS), acetyl-CoA carboxylase (ACC), and Spot 14 genes requires GK expression. To determine whether the effect of SREBP-1c requires GK expression and subsequent glucose metabolism, a transcriptionally active form of SREBP-1c was overexpressed both in vivo and in primary cultures of control and hGK-KO hepatocytes. Our results demonstrate that the synergistic action of SREBP-1c and glucose metabolism via GK is necessary for the maximal induction of l-PK, ACC, FAS, and Spot 14 gene expression. Indeed, in hGK-KO hepatocytes overexpressing SREBP-1c, the effect of glucose on glycolytic and lipogenic genes is lost because of the impaired ability of these hepatocytes to efficiently metabolize glucose, despite a marked increase in low K(m) hexokinase activity. Our studies also reveal that the loss of glucose effect observed in hGK-KO hepatocytes is associated with a decreased in the carbohydrate responsive element-binding protein (ChREBP) gene expression, a transcription factor suggested to mediate glucose signaling in liver. Decreased ChREBP gene expression, achieved using small interfering RNA, results in a loss of glucose effect on endogenous glycolytic (l-PK) and lipogenic (FAS, ACC) gene expression, thereby demonstrating the direct implication of ChREBP in glucose action. Together these results support a model whereby both SREBP-1c and glucose metabolism, acting via ChREBP, are necessary for the dietary induction of glycolytic and lipogenic gene expression in liver.