D3-Vitamin transaktiverer slc30a10 via d-vitaminreceptoren

D3-Vitamin regulerer gener, der er kritiske for menneskers sundhed, og dets mangel er forbundet med en øget risiko for osteoporose, kræft, diabetes, multipel sklerose, hypertension, inflammatoriske og immunologiske sygdomme. For at undersøge virkningen af vitamin D3 på gener, der er relevante for transport og metabolisme af næringsstoffer og stoffer, anvendte vi næste generations sekventering (NGS) og analyserede global genekspression af den humane afledte Caco-2-cellelinie behandlet med 500 nM vitamin D3. Gener involveret i neuropeptidsignalering, inflammation, celleadhæsion og morfogenese blev differentielt udtrykt. Især blev gener, der var impliceret i hin, mangan og jernhomeostase, i høj grad forøget ved behandling med D3-vitamin. En 10 gange stigning i ceruloplasmin og 4 gange stigning i haptoglobingenekspression antydede en mulig sammenhæng mellem D-vitamin og jernhomeostase. SLC30A10, genet, der koder for sinc – og mangantransportøren Snt10, var den hovedsageligt påvirkede transportør med en 15 gange stigning i ekspression af RPL. SLC30A10 er kritisk for sinc-og manganhomeostase og mutationer i dette gen, hvilket resulterer i nedsat funktion eller ekspression af Hnt10, forårsager manganforgiftning med Parkinson-lignende symptomer. Vores NGS-resultater blev valideret ved realtids-PCR i Caco-2-celler såvel som i duodenale biopsier taget fra raske mennesker behandlet med 0,5 liter vitamin D3 dagligt i 10 dage. Ud over at øge genekspression af SLC30A10 og den positive kontrol TRPV6 øgede vitamin D3 også proteinekspression fra Nnt10, som indikeret ved vestlig blot og cytofluorescens. I silico identifikation af potentielle vitamin D responsive elementer (VDREs) i 5′-flankerende region af SLC30A10 promotor og dual-luciferase reporter assay viste forbedret promotor aktivitet i nærvær af vitamin D receptor (VDR) og retinoid receptor (RKR) konstruktioner, samt vitamin D3, men ikke når en af disse faktorer var fraværende. Elektroforetisk mobilitetsskiftassay (EMSA) og konkurrence EMSA afslørede binding af udvalgte sekvenser, nemlig nt -1623/-1588 og nt -1758/-1723 i forhold til transkriptionsstartstedet, til VDR-holdige nukleare ekstrakter. Som konklusion har vi vist, at vitamin D3 transaktiverer SLC30A10-genet på en VDR-afhængig måde, hvilket resulterer i øget proteinekspression fra Nnt10. Fordi SLC30A10 udtrykkes stærkt i tyndtarmen, er det muligt, at kontrollen af systemiske niveauer af sinc og mangan reguleres af vitamin D3 i tarmen. Mangan og D-vitamin er vigtige for knoglemetabolisme og hjernens sundhed. Fremtidig undersøgelse af en mulig rolle for tilskud eller chelation af sink og mangan, sammen med vitamin D3 administration, vil fremme vores forståelse af dens potentielle fordel i behandlingen af specifikke sygdomme, såsom osteoporose og Parkinsons sygdom.