肝細胞核因子4αは、その近位プロモーターにおけるHNF4特異的結合モチーフを介してマウスピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子の発現を調節します

ピルビン酸カルボキシラーゼ（PC）は、糖新生の最初の調節酵素です。ここでは、マウスPC遺伝子の近位プロモーターには、肝細胞核因子4α（HNF4α）の3つの結合部位が含まれていることを報告します。これらの部位には、古典的な直接繰り返し1（DR1）（-386/-374）、非完璧DR1（-118/-106）、およびHNF4α特異的結合モチーフ（H4-SBM）（-26/-14）が含まれます。基礎条件下では、非完璧DR1の変異はプロモーター活性を50％減少させましたが、DR1もH4-SBMも効果はありませんでした。顕著なコントラストでは、H4-SBMの突然変異のみがプロモーター活性のHNF4α-移動性を65％減少させました。EMSAは、HNF4αがDR1SITEとH4-SBMに同様の親和性で結合し、非完璧なDR1にバインドすることを明らかにしました。興味深いことに、この非完璧なDR1は、2つのEボックスとも一致します。非完璧なDR1の突然変異と近くのE-Boxは、USF1-を減らしましたが、プロモーター活性のUSF2トランスビタイベーションは減少しません。これは、USF1がプロモーターの基礎活性に部分的に寄与することを示唆しています。H4-SBMとDR1の置換は、基底プロモーター活性をわずかに減少させましたが、HNF4α-トランスビタイベーションを排除しませんでした。これは、HNF4αがこのプロモーターコンテキスト内でDR1を介してその効果を発揮できることを示唆しています。チップアッセイは、HNF4αがH4-SBMに関連していることを確認しました。AML12細胞におけるHNF4α発現の抑制は、それぞれPC mRNAおよびPCタンパク質を60％および50％下方制御し、PCがHNF4αの標的であることを確認します。また、脂肪組織および肝臓におけるPC遺伝子のP1プロモーターの微分調節のモデルを提案します。

Pyruvate carboxylase (PC) is the first regulatory enzyme of gluconeogenesis. Here we report that the proximal promoter of the murine PC gene contains three binding sites for hepatocyte nuclear factor 4α (HNF4α). These sites include the classical direct repeat 1 (DR1) (-386/-374), non-perfect DR1 (-118/-106) and HNF4α-specific binding motif (H4-SBM) (-26/-14). Under basal conditions, mutation of the non-perfect DR1 decreased promoter activity by 50%, whereas mutation of neither the DR1 nor the H4-SBM had any effect. In marked contrast, only mutation of the H4-SBM decreased HNF4α-transactivation of the promoter activity by 65%. EMSA revealed that HNF4α binds to the DR1site and H4-SBM with similar affinity while it binds poorly to the non-perfect DR1. Interestingly, this non-perfect DR1 also coincides with two E-boxes. Mutation of the non-perfect DR1 together with the nearby E-box reduced USF1- but not USF2-transactivation of promoter activity, suggesting that USF1 partly contributes to the basal activity of the promoter. Substitution of the H4-SBM with the DR1 marginally reduced the basal promoter activity but did not eliminate HNF4α-transactivation, suggesting that HNF4α can exert its effect via DR1 within this promoter context. ChIP-assay confirmed that HNF4α is associated with the H4-SBM. Suppression of HNF4α expression in AML12 cells down-regulated PC mRNA and PC protein by 60% and 50%, respectively, confirming that PC is a target of HNF4α. We also propose a model for differential regulation of P1 promoter of PC gene in adipose tissue and liver.