Nrf2 전사유전자의 이온수송체 유전자 조절기전

저칼륨 상태에서 활성산소종의 양이 증가되고, 증가된 활성산소종은 Nrf2의 핵 내 이동을 촉진한다고 하고, Nrf2 활성화는 extracellular-regulated kinase (ERK), Jun N-terminal kinase (JNK), p38과 phosphatidyl-inositol 3-kinase (PI3K)라는 인산화효소가 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 저칼륨 상태에서 어떤 인산화효소가Nrf2 활성화에 관여하는지, 그리고 활성화된 Nrf2가 이온수송체의 발현에 관련이 있는지 알아보고자 정상 및 칼륨제한 식이 흰쥐 신장과 CV-1, 293T 및 MEF (mouse embryonic fibroblast) 세포주를 정상 및 저칼륨 상태에서 배양하여각각 RT-PCR과 Western 분석으로 정량화하였다. 저칼륨 배양조건에서 증가된 Nrf2의 발현량이 LY294002와 SP600125로 처리하였을 때 감소하는 것을 관찰할 수 있었으나 PD98059와 SB203580로 처리하였을 때는 변화가 없었다. 이는 Nrf2 전사유전자 활성화에 Akt와 JNK 인산화효소가 관여할 가능성을 시사하였다. 칼륨제한 식이 신장조직에서는 ERK1/2 와 Akt의 활성화된 형태인 phospho- ERK1/2, phospho-Akt의 발현이 칼륨제한 식이가 길어질수록 증가하였고 JNK와 p38의 활성은 변화가 없었다. 저칼륨상태 CV-1 세포주에서는 phospho-ERK1/2, phospho-Akt의 발현이 증가함을 확인하였다. 또한 phospho- Nrf2가 칼륨제한 식이가 길어질수록 핵으로 많이 축적됨을 알 수 있었다. 저칼륨 배양조건 MEF-Nrf2 wild-type (+/+) 세포주에서는 Nrf2 발현이 증가하였지만 MEF- Nrf2 Hetero (+/- ) 세포주에서는 감소하였고, MEF-Nrf2 knock-out (- /- ) 세포주에서는 발현이 되지 않음을 확인하였다. kNBC1과 colonic H/K의 mRNA 발현 역시 저칼륨 배양조건 MEF-Nrf2 wild-type (+/+) 세포주에서는 증가하였으나 MEF-Nrf2 Hetero (+/- )와 MEF-Nrf2 knock-out (- /- ) 세포주에서는억제되었음을 관찰하였다. 이상의 결과로 저칼륨 상태에서 Nrf2는 ERK1/2와 Akt에 의해 활성화되고, 활성화된 Nrf2는 kNBC1과 colonic H/ K-ATPase 유전자의 전사를 조절할 것으로 추측하였다. The Nuclear factor-erythroid-2-related factor 2 (Nrf2) plays a key role in the cellular defense against oxidative stress. Low K+ increased the reactive oxygen species and it stimulate Nrf2 activation. Previous our study demonstrated that low potassium promoted expression of H/K-ATPase and kNBC1 by Nrf2 transcription factor in cultured models. In addition, phosphorylation of ERK, JNK, p38 and PI3K was involved in the activation of Nrf2 expression. This study aims to elucidate the mechanism which low potassium regulates Nrf2 expression through various in vitro and in vivo models. Using various kinase inhibitors, promotion of Nrf2 expression in low potassium condition was inhibited by LY294002 and SP600125 while PD98059 and SB203580 did not affect Nrf2, suggesting that phosphorylation of Akt and JNK is specifically involved in Nrf2 expression in low potassium condition. Kidney tissues from low potassium diet rats showed increased phospho-ERK1/2 and phospho-Akt in diet time dependent manner but no effect to JNK and p38 phosphorylation. Specifically, Phospho- Nrf2 was also increased in nuclear compartment by low potassium diet. In order to demonstrate direct evidence that low potassium regulates ionic transporters by Nrf2, Nrf2 knockout mice were employed. Mouse embryonic fibr