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UDP-N-乙酰己糖胺的细胞含量控制透明质酸合酶 2 的表达,并与转录因子 YY1 和 SP1 的 O-连接 N-乙酰葡萄糖胺修饰相关。

Cellular content of UDP-N-acetylhexosamines controls hyaluronan synthase 2 expression and correlates with O-linked N-acetylglucosamine modification of transcription factors YY1 and SP1.

机构信息

Institute of Biomedicine, University of Eastern Finland, FIN-70211 Kuopio, Finland.

出版信息

J Biol Chem. 2011 Sep 23;286(38):33632-40. doi: 10.1074/jbc.M111.265637. Epub 2011 Jul 27.

Abstract

Hyaluronan, a high molecular mass polysaccharide on the vertebrate cell surface and extracellular matrix, is produced at the plasma membrane by hyaluronan synthases using UDP-GlcNAc and UDP-GlcUA as substrates. The availability of these UDP-sugar substrates can limit the synthesis rate of hyaluronan. In this study, we show that the cellular level of UDP-HexNAc also controls hyaluronan synthesis by modulating the expression of HAS2 (hyaluronan synthase 2). Increasing UDP-HexNAc in HaCaT keratinocytes by adding glucosamine down-regulated HAS2 gene expression, whereas a decrease in UDP-HexNAc, realized by mannose treatment or siRNA for GFAT1 (glutamine:fructose-6-phosphate amidotransferase 1), enhanced expression of the gene. Tracing the UDP-HexNAc-initiated signal to the HAS2 promoter revealed no change in the binding of STAT3, NF-κB, and cAMP response element-binding protein, shown previously to mediate growth factor and cytokine signals on HAS2 expression. Instead, altered binding of SP1 and YY1 to the promoter correlated with cellular UDP-HexNAc content and inhibition of HAS2 expression. siRNA silencing of YY1 and SP1 confirmed their inhibitory effects on HAS2 expression. Reduced and increased levels of O-GlcNAc-modified SP1 and YY1 proteins were associated with stimulation or inhibition of HAS2 expression, respectively. Our data are consistent with the hypothesis that, by regulating the level of protein O-GlcNAc modifications, cellular UDP-HexNAc content controls HAS2 transcription and decreases the effects on hyaluronan synthesis that would result from cellular fluctuations of this substrate.

摘要

透明质酸是脊椎动物细胞表面和细胞外基质中的一种高分子质量多糖,它由透明质酸合酶在质膜上产生,使用 UDP-GlcNAc 和 UDP-GlcUA 作为底物。这些 UDP-糖底物的可用性会限制透明质酸的合成速率。在这项研究中,我们表明细胞内 UDP-HexNAc 的水平也通过调节 HAS2(透明质酸合酶 2)的表达来控制透明质酸的合成。通过添加葡萄糖胺增加 HaCaT 角质形成细胞中的 UDP-HexNAc 会下调 HAS2 基因表达,而通过甘露糖处理或 siRNA 降低 GFAT1(谷氨酰胺:果糖-6-磷酸酰胺转移酶 1)则会增强基因表达。追踪 UDP-HexNAc 引发的信号到 HAS2 启动子,发现 STAT3、NF-κB 和 cAMP 反应元件结合蛋白的结合没有改变,这些蛋白先前被证明介导了生长因子和细胞因子信号对 HAS2 表达的调节。相反,改变 SP1 和 YY1 与启动子的结合与细胞内 UDP-HexNAc 含量相关,并抑制 HAS2 的表达。YY1 和 SP1 的 siRNA 沉默证实了它们对 HAS2 表达的抑制作用。SP1 和 YY1 的 O-GlcNAc 修饰蛋白的减少和增加水平分别与 HAS2 表达的刺激或抑制相关。我们的数据与以下假设一致,即通过调节蛋白质 O-GlcNAc 修饰的水平,细胞内 UDP-HexNAc 含量控制 HAS2 转录,并降低了由于细胞内这种底物波动而导致的对透明质酸合成的影响。

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