AHR1-ARNT1二量化ペアは、ニワトリにおいて、天然リガンドに対する反応の主要な調節因子であるが、TCDDに対する反応性はないことがわかった

The AHR1-ARNT1 dimerization pair is a major regulator of the response to natural ligands, but not to TCDD, in the chicken.

• Dong-Hee Koh
• Ji-Hee Hwang
• Jae-Gon Park
• Woo-Seon Song
• Hisato Iwata
• Eun-Young Kim

抄録

アリール炭化水素受容体（AHR）の活性化は、ダイオキシン様化合物（DLC）または天然リガンドの結合によって起こる。この経路では、AHR-ARNT（AHR 核内トランスロケータ）ヘテロ二量体が、免疫応答や外来物質の代謝などの重要な生理機能を調節する役割を果たしています。鳥類には3つのAHRアイソフォーム（AHR1、AHR1β、AHR2）と2つのARNTアイソフォーム（ARNT1とARNT2）がある。しかし、鳥類におけるAHRとARNTの二量体化が、どのようにしてアイソフォーム特異的にAHRシグナル伝達経路を制御しているのかは不明である。本研究では、まず鶏の主要なAHR-ARNT（ckAHR-ckARNT）対の解明を目指し、様々なckAHRとckARNTアイソフォームのmRNA組織分布を推定した。その結果、脳を除くほとんどの組織において、ckAHR1-ckARNT1が主要な二量体化ペアであることが示された。次に、天然リガンドと2,3,7,8-テトラクロロジベンゾ-p-ジオキシン(TCDD)を用いて、COS-7細胞株とLMH細胞株を用いたインビトロレポーター遺伝子アッセイで、様々なckAHR-ckARNTペアのトランザクティベーション活性を測定した。その結果、6-ホルミルインドロ[3,2-b]カルバゾール、L-キヌレニン、キヌレニン酸、インドキシル-3-硫酸、1,3,7-トリブロモジベンゾ-p-ジオキシンの5つの天然リガンドによってckAHR1-ckARNT1ペアは強く活性化されたが、TCDDによっては活性化されないことが明らかになった。ckAHR1ホモロジーモデルを用いたin silicoリガンドドッキングシミュレーションでは、すべての天然リガンドはTCDDを含む人為的なDLCとは異なる相互作用パターンを示した。結論として、我々の知見は、tkAHR1-ckARNT1はTCDDに対する反応性は低いが、天然リガンドによって駆動される生理機能を制御するために、ほとんどの組織において最も重要な二量体化ペアである可能性があることを示している。

The activation of the aryl hydrocarbon receptor (AHR) occurs through the binding of dioxin-like compounds (DLCs) or natural ligands. In this pathway, the AHR-ARNT (AHR nuclear translocator) heterodimer serves to regulate critical physiological functions, such as immune responses and the metabolism of xenobiotics. Birds have three AHR isoforms (AHR1, AHR1β, and AHR2) and two ARNT isoforms (ARNT1 and ARNT2). However, how AHR and ARNT dimerization pair in birds regulates the AHR signaling pathway in an isoform-specific manner remains unknown. In this study, we initially sought to clarify the major chicken AHR-ARNT (ckAHR-ckARNT) pairs by estimating the mRNA tissue distributions of various ckAHR and ckARNT isoforms. Our results indicated that the ckAHR1-ckARNT1 represented the major dimerization pair in most tissues except the brain. We then measured the transactivation potencies of various ckAHR-ckARNT pairs by natural ligands and 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), in in vitro reporter gene assays using COS-7 and LMH cell lines. Our results from the in vitro assays demonstrated that the ckAHR1-ckARNT1 pair was strongly activated by the five natural ligands, namely, 6-formylindolo [3,2-b]carbazole, L-kynurenin, kynurenic acid, indoxyl-3-sulfate, and 1,3,7-tribromodibenzo-p-dioxin, but not by TCDD. In in silico ligand docking simulations with ckAHR1 homology models, all the natural ligands showed a interaction pattern that was distinct from that observed with anthropogenic DLCs, including TCDD. In conclusion, our findings indicate that the ckAHR1-ckARNT1 may be the most important dimerization pair in most tissues for regulating the physiological functions driven by natural ligands, although it was less reactive to TCDD.

Copyright © 2020 Elsevier Inc. All rights reserved.