Vitamin D3 transaktiverar zink-och mangantransportören SLC30A10 via Vitamin D-receptorn

Vitamin D3 reglerar gener som är kritiska för människors hälsa och dess brist är förknippad med en ökad risk för osteoporos, cancer, diabetes, multipel skleros, hypertoni, inflammatoriska och immunologiska sjukdomar. För att studera effekten av vitamin D3 på gener som är relevanta för transport och metabolism av näringsämnen och läkemedel, använde vi nästa generations sekvensering (NGS) och analyserade globalt genuttryck av den mänskliga härledda Caco-2-cellinjen behandlad med 500 nM vitamin D3. Gener involverade i neuropeptidsignalering, inflammation, celladhesion och morfogenes uttrycktes differentiellt. I synnerhet ökade gener som var inblandade i zink -, mangan-och järnhomeostas till stor del genom vitamin D3-behandling. En 10-faldig ökning av 10-faldig ökning av ceruloplasmin och 4-faldig ökning av haptoglobingenuttryck föreslog en möjlig koppling mellan vitamin D och järnhomeostas. SLC30A10, genen som kodar för zink – och mangantransportören ZnT10, var den huvudsakligen drabbade transportören, med 15-faldig ökning av uttrycket i xnumx xnumx xnumx. SLC30A10 är avgörande för zink-och manganhomeostas och mutationer i denna gen, vilket resulterar i nedsatt ZnT10-funktion eller uttryck, orsakar manganförgiftning, med Parkinsonliknande symtom. Våra ngs-resultat validerades med realtids-PCR i Caco-2-celler, såväl som i duodenala biopsier tagna från friska människor behandlade med 0,5 usci-vitamin D3 dagligen i 10 dagar. Förutom att öka genuttrycket av SLC30A10 och den positiva kontrollen TRPV6 ökade vitamin D3 också znt10-proteinuttryck, vilket indikeras av Western blot och cytofluorescens. In silico identifiering av potentiella vitamin D-responsiva element (VDREs) i den 5′-flankerande regionen av SLC30A10-promotorn och dual-luciferase reporter-analysen visade förbättrad promotoraktivitet i närvaro av vitamin D-receptor (VDR) och retinoid X-receptor (RXR) konstruktioner, liksom vitamin D3, men inte när en av dessa faktorer var frånvarande. Elektroforetisk mobilitetsskiftanalys (EMSA) och konkurrens EMSA avslöjade bindning av utvalda sekvenser, nämligen nt -1623/-1588 och nt -1758/-1723 i förhållande till transkriptionsstartplatsen, till VDR-innehållande nukleära extrakt. Sammanfattningsvis har vi visat att vitamin D3 transaktiverar SLC30A10-genen på ett VDR-beroende sätt, vilket resulterar i ökat znt10-proteinuttryck. Eftersom SLC30A10 uttrycks starkt i tunntarmen är det möjligt att kontrollen av zink-och mangansystemnivåer regleras av vitamin D3 i tarmen. Zink, mangan och D-vitamin är viktiga för benmetabolism och hjärnhälsa. Framtida undersökning av en möjlig roll för tillskott eller kelering av zink och mangan, tillsammans med vitamin D3-administrering, kommer att öka vår förståelse för dess potentiella fördel vid behandling av specifika sjukdomar, såsom osteoporos och Parkinsons sjukdom.