Influence of Intracellular Glutamine Depletion on Regulation of Amino Acid Transport System A in Placental (BeWo) Cells

Abstract

บทคัดย่อ

เป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปว่ากรดอะมิโนกลูทามีนในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถควบคุมการแสดงออกของยีนที่หลากหลายรวมทั้งบทบาทของตัวขนส่งสารอาหารต่างๆ วัตถุประสงค์ของการศึกษาเพื่อทราบถึงอิทธิพลของสภาวะกลูทามีนภายในเซลล์ที่มีต่อการขนส่งกรดอะมิโนระบบเอในเซลล์รก โดยทำการลดระดับ กลูทามีนภายในเซลล์ดังกล่าวที่ถูกเพาะเลี้ยงด้วยอาหารเลี้ยงเซลล์ตามปกติแต่ไม่มีกลูทามีน และเติมสารเมทไธโอนีนซัลโฟซิมีนซึ่งทำหน้าที่ยับยั้งเอนไซม์กลูทามีนซินทีเทส เป็นระยะเวลานาน 16 ชั่วโมง ผลพบว่าเมื่อเลี้ยงเซลล์ในสภาวะที่มีกลูทามีนตามปกติ การใส่สารเมทไธโอนีนซัลโฟซิมีน ไม่เห็นผลต่อการนำเมทธิลอะมิโนไอโซบิวทีริคแอซิดเข้าเซลล์ ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้การขนส่งกรดอะมิโนระบบเอ แต่ในทางตรงกันข้ามเมื่อเลี้ยงเซลล์ในสภาวะที่ไม่มีกลูทามีนและเติมสารเมทไธโอนีนซัลโฟซิมีนพบว่า การขนส่งกรดอะมิโนระบบเอลดลงร้อยละ 70 และเมื่อทำการยับยั้งผลดังกล่าวข้างต้นโดยการเติมกลูตามีนพบว่าให้ผลได้ดี แต่พบว่าไม่ได้ผลเมื่อเติมกลูต้าไธโอนหรือสารไดอะโซอ๊อกโซนอร์ลิวซีน (สารเสมือนกลูทามีน) การนำกรดอะมิโนเข้าสู่เซลล์รกที่ลดลงโดยตัวขนส่งกรดอะมิโนระบบเอที่เป็นผลมาจากเมทไธโอนีนซัลโฟซิมีนมีผลสัมพันธ์ต่อการลดจำนวนของตัวขนส่งระบบดังกล่าว แต่ไม่เปลี่ยนแปลงค่าความชอบต่อสับสเตรต เมื่อทำการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนตัวแทนในระบบดังกล่าว ได้แก่ เอทีเอ1 และ เอทีเอ2 ไม่พบว่าเกิดการเปลี่ยนแปลงจากระดับคงที่ของทั้งสองยีนตัวขนส่งดังกล่าว จึงเสนอแนะว่า การควบคุมที่เกิดขึ้นไม่ได้เกิดในระดับที่เป็นการลอกรหัสหรือสร้างอาร์เอ็นเอ ข้อมูลทั้งหมดที่ได้จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่า ระดับกลูทามีนภายในเซลล์เป็นสิ่งจำเป็นต่อการคงอยู่ของบทบาทหน้าที่ที่เหมาะสมสำหรับการแสดงออกหรือนำกรดอะมิโนในระบบเอผ่านเข้าสู่เซลล์รก

คำสำคัญ : ขนส่งกรดอะมิโนระบบเอ, การควบคุมยีน, กลูทามีน, เซลล์รก

Abstract

Glutamine is known to modulate the expression of various genes and uptake activity of nutrient transportersin mammalian cells. The purpose of the study was to investigate the influence of intracellular glutamine status onamino acid transport system A in placental choriocarcinoma cells (BeWo). Intracellular glutamine was depleted byculturing the cells in regular medium without glutamine and by treating the cells for 16 hours with methioninesulfoximine (MSX), an inhibitor of glutamine synthetase. When cultured in the presence of glutamine, treatment withMSX had no effect on system A activity as monitored by MeAIB uptake. However, when cultured in the absence ofglutamine, treatment with MSX (2 mM) reduced system A activity by 70%. The decrease in system A activity inducedby MSX treatment was blocked by co-treatment with glutamine but not with glutathione, or diazooxonorleucine (aglutamine analog). The decrease in system A activity caused by MSX treatment was associated with a decrease in themaximal velocity of the transport system but without any significant change in substrate affinity. Northern analysesindicated that there was no change in steady-state levels of ATA1 and ATA2 mRNA, suggesting that the regulationwas not at the level of transcription. These data show that intracellular glutamine is obligatory for maintenance ofoptimal expression/activity of system A in BeWo cells.

Keywords : amino acid transport system A, gene regulation, glutamine, placental cell