A genomics approach to identify transcriptional signaling networks regulating hepatic response to feeding

Adrija Kalvisa

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

Abstract

Funktionel analyse af genomet er en ny tilgang til at forstå hvordan gener reguleres i forbindelse med for eksempel udviklingen af polygene sygdomme såsom type II diabetes og forløberen for denne, metabolisk syndrom. Et morbidt og i nogle tilfælde livstruende aspekt af disse patologiske tilstande er kroppens manglende evne til at håndtere fluktuerende niveauer af næringsstoffer efter et måltid. Leveren spiller en helt central rolle for opretholdese af metabolisk ligevægt og forståelsen af de underliggende mekanismer er afgørende for at forstå sygdomsmekanimser involveret i udvikling af type II diabetes. På trods af at leverens rolle er velforstået, er der alligevel en række ubesvarede spørgsmål i forhold til hvilke centrale faktorer, der regulerer gen og enhancer aktiviteten i forbindelse med leverens respons på fødeindtag. Der er for eksempel meget få studier, der adresserer den akutte transition fra fastende til fodret tilstand for hele genomet under forsøgsbetingelser der tager højde for døgnrytmen.


Formålet med denne afhandling er at undersøge mekanismerne hvormed fødeindtag fører til ændringer i leverens genudtryk og kromatin landskab ved brug af teknikker, der analyserer hele genomet. Dette inkluderer studier med særligt fokus på sammenspillet mellem insulin -og glukokortikoidsignalering og deres indflydelse på genreguleringen i leveren før og efter indtagelse af føde.


Ved brug af teknikker såsom RNA-seq, DNase-seq og ChIP-seq karakteriserede vi først ændringer i leverens genudtryk og kromatin organisering som følge af fødeindtag i en in vivo kontekst (Sektion 2). I mus tilvænnet et døgnrytme-bestemt fodrings regime fandt vi at nedsat niveau af kortikosteroider og øget insulin mængde, som følge af fødeindtag, kooperativt regulerer leverens transkriptionelle output. Ved at karakterisere dynamiske ændringer i kromatinlandskabet i transitionen fra fastet til fodret tilstand identificerede og undersøgte vi FoxO1 and GRs rolle i koordineringen af genrepression følgende fødeindtag. Vi kunne vise at farmakologisk manipulation af GR og insulin receptorens aktivitet er i stand til fuldstændigt at reaktivere udtrykket af de gener i leveren som normalt de-aktiveres af fødeindtag, og at ændringer i begge signaleringsveje kan forklare visse genudtryks profiler fra mus med genetiske mutationer i GR og IRS, og mus med kost-induceret overvægt.


Vi fokuserede derefter på sammenspillet mellem glukokortikoid og insulin signaleringsveje i en celle model (H4IIE rotte hepatoma celler) – en kontekst uafhængig af systemiske signaller (Sektion 3). Ved at overudtrykket en konstant aktiv FoxO1 mutant i disse celler kunne vi observere at aktiviteten af GR sandsynligvis er påvirket både af FoxO1 og af kinaser nedstrøms insulinsignaleringskaskaden.


Sammenlagt viser disse resultater et regulatorisk samspil mellem glukokortikoid -og insulinsignalering i forbindelse ændret genudtryk, når leveren skifter fra fastet til fodret tilstand. Yderligere tilskynder disse resultater en strategi for udvikling af lægemidler målrettet sammenspillet mellem GR -og insulinsignalering til forbedring af glykæmisk kontrol hos patienter med type II diabetes.  
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Grøntved, Lars, Hovedvejleder
UdgivelsesstedOdense
Udgiver
StatusUdgivet - 2019

Note vedr. afhandling

Grad tildelt 07-02-2019

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'A genomics approach to identify transcriptional signaling networks regulating hepatic response to feeding'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater