Kloning, karakterisering og ligandaktivering av aryl hydrokarbonreseptor 2 (AHR2) fra Atlanterhavstorsk (Gadus morhua)

Abstract

Aryl hydrokarbonreseptor (AHR) er en ligandaktivert transkripsjonsfaktor som regulerer en rekke fase I- og fase II biotransformasjonsenzymer. AHR tilhører en familie av transkripsjonsfaktorer som inneholder et basisk heliks loop heliks (bHLH)- og et Per-ARNT-Sim (PAS) domene. AHR aktiveres av en rekke halogenerte og polyaromatiske forbindelser, hvor den svært giftige forbindelsen 2,3,7,8-tetraklorodibenzo-p-dioksin (2,3,7,8-TCDD) har vært en prototype-agonist i forsøk med AHR. I tillegg til å være en reseptor for eksogene forbindelser, har AHR også viktige fysiologisk roller. I fisk eksisterer det flere ulike varianter av AHR. Disse kan deles i to hovedgrupper kalt AHR1 og AHR2. Mange av de skadelige effektene i fisk som induseres av 2,3,7,8-TCDD og lignende forbindelser medieres gjennom AHR2. I genomet fra Atlanterhavstorsk (Gadus morhua), som er en økologisk og økonomisk viktig teleost, er det i genomsekvensen annotert to ahr-gener, ahr1 og ahr2. Målet med denne oppgaven var å klone, sekvensere, og karakterisere AHR2, og etablere et gen -reportersystem for å studere aktivering av reseptoren med ulike ligander. Gen-reporter-systemet ble basert på AHR2 fusjonert til det DNA-bindende domenet av Gal4, en transkripsjonsfaktor fra gjær. Sekvensanalyser viste at torskAHR2 kodes av 3384 nukleotider som utgjør et predikert protein på 1128 aminosyrer og en estimert molekylvekt på 122,7 kDa. Sekvenssammenstilling av AHR2 fra torsk med AHR2 fra andre fisk, viste en høy grad av konservering i bHLH- og PAS-domenene, inkludert aminosyrer forbundet med ligand- og DNA-binding. Den C-terminale delen av AHR2 er lite konservert blant ulike fisk, og som for andre fisk inneholder torskens AHR2 ikke et glutamin-rikt transaktiveringsdomene. Det ble vist at AHR2 er et funksjonelt protein som kan binde og aktiveres av strukturelt ulike ligander in vitro. AHR2 ble aktivert av forbindelsene β-naftoflavon, benzo(a)pyren, PCB-126 og, formylindolo[3,2-b]carbazol (FICZ), men ikke fenantren, α-naftoflavone og PCB-153. FICZ, som er et endogent signalmolekyl induserte aktivering av AHR2 ved svært lave konsentrasjoner (pM). Basert på sekvensdata og studier av ligandbinding, foreslås det at AHR2 fra torsk har en rolle som sensormolekyl for eksogene forbindelser i torsk, og en rolle som regulator av biotransformasjon (og potensialt andre fysiologiske funksjoner).