マウスおよびヒトMUオピオイド受容体遺伝子の微分調節は、そのプロモーターとα複合タンパク質1の単一鎖DNA構造に依存します1

MUオピオイド受容体（MOR）は、オピオイド誘発性鎮痛、幸福感、呼吸抑制のさまざまな機能を媒介し、オピオイド鎮痛薬の主要な標的です。種間のMOR遺伝子発現の理解は、人間における鎮痛機能を理解するために重要です。現在の研究では、MOR遺伝子発現の重要な要素であるポリピリミジン/ポリプリン（PPY/U）領域をヒトとマウスで比較しました。マウスPPY/U要素はそのヒト要素（84％）と非常に相同であり、マウスMOR（MMOR）レポーターは、ヒトMOR（HMOR）レポーターよりも35倍効果的にルシフェラーゼ活性を駆動します。S1ヌクレアーゼを使用したレポータープラスミドの構造研究は、マウスPPY/U要素が特定の立体配座構造、つまり強力なプロモーター活性を促進する一本鎖DNA（SSDNA）領域を持っていることを示しています。DNA電気泳動移動度シフトアッセイにより、組換えα複合タンパク質1（α-CP1）が一本鎖マウスPPY/Uシーケンスに結合できることが示されました。さらに、プラスミド発現α-CP1は、一本鎖（p336/306）コンストラクトと共輸送した場合、ルシフェラーゼレポーターの発現を活性化しました。さらに、α-CP1遺伝子は、マウスニューロン細胞のMMOR遺伝子を誘導し、ヒトニューロンMOR遺伝子を誘導しませんでした。現在の研究は、α-CP1がMMOR遺伝子の転写活性化因子として機能するが、種固有の構造の違いのためにHMOR遺伝子では機能しないことを示しています。ヒトおよびマウスのMOR遺伝子発現の違いは、α-CP1とMORプロモーターのssDNA構造に基づいています。PPY/U要素はユニークな種固有の立体構造とα-CP1の動員を採用するため、MOR遺伝子は種特に規制されています。

The Mu opioid receptor (MOR) mediates various functions of opioid-induced analgesia, euphoria and respiratory depression, and is a major target of opioid analgesics. Understanding of MOR gene expression among species is important for understanding its analgesic function in humans. In the current study, the polypyrimidine/polypurine (PPy/u) region, a key element of MOR gene expression, was compared in humans and mice. The mouse PPy/u element is highly homologous to its human element (84%), and the mouse MOR (mMOR) reporter drives luciferase activity 35-fold more effectively than the human MOR (hMOR) reporter. The structural study of reporter plasmids using S1 nuclease indicates that the mouse PPy/u element has a particular conformational structure, namely a single-stranded DNA (ssDNA) region that promotes strong promoter activity. DNA electrophoretic mobility shift assays demonstrated that the recombinant α-complex protein 1 (α-CP1) is capable of binding to a single-stranded mouse PPy/u sequence. Furthermore, plasmid-expressing α-CP1 activated the expression of a luciferase reporter when cotransfected with a single-stranded (p336/306) construct. In addition, the α-CP1 gene induced the mMOR gene in mouse neuronal cells and did not induce the human neuronal MOR gene. The current study demonstrates that α-CP1 functions as a transcriptional activator in the mMOR gene, but does not function in the hMOR gene due to species-specific structural differences. The differences in human and mouse MOR gene expression are based on α-CP1 and the ssDNA structure of the MOR promoter. The MOR gene is species-specifically regulated, as the PPy/u element adopts a unique species-specific conformation and α-CP1 recruitment.