FOS PROMOTER IS OVERACTIVE OUTSIDE OF GENOME CONTEXT AND WEAKLY REGULATED BY CHANGES IN THE Na+i/K+i RATIO

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Changes in the Na+ and K+ intracellular concentrations affect expression of the FOS gene. Here, we obtained a genetic construct coding for the TurboGFP-dest1 protein under control of the human FOS promoter (-549 to +155) and studied its expression in HEK293T cells exposed to monovalent metal cations. Amplification of the FOS promoter sequence from genomic DNA was efficient only in the presence of Li+ ions. Incubation of cells with ouabain or in a medium containing Li+ ions instead of Na+ ions caused intracellular accumulation of Na+ and Li+ ions, respectively. In addition, both stimuli increased the levels of endogenous FOS mRNA and the average fluorescence intensity of TurboGFP-dest1 in transfected cells. The mRNA levels of TurboGFP-dest1 were significantly higher than the FOS mRNA levels and were little affected by the stimuli.

About the authors

A. M. Gorbunov

Department of Biochemistry, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

D. A. Fedorov

Department of Biochemistry, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

O. E. Kvitko

Department of Biochemistry, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

O. D. Lopina

Department of Biochemistry, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

E. A. Klimanova

Department of Biochemistry, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Email: klimanova.ea@yandex.ru
Moscow, Russia

References

  1. Skou, J. C., and Esmann, M. (1992) The Na,K-ATPase, J. Bioenerg. Biomembr., 24, 249-261, https://doi.org/10.1007/BF00768846.
  2. Pollack, L. R., Tate, E. H., and Cook, J. S. (1981) Turnover and regulation of Na-K-ATPase in HeLa cells, Am. J. Physiol. Cell Physiol., 241, C173-C183, https://doi.org/10.1152/ajpcell.1981.241.5.C173.
  3. Koltsova, S. V., Trushina, Y., Haloui, M., Akimova, O. A., Tremblay, J., Hamet, P., et al. (2012) Ubiquitous [Na+]i/[K+]i-sensitive transcriptome in mammalian cells: evidence for Ca2+i-independent excitation-transcription coupling, PLoS One, 7, e38032, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0038032.
  4. Haloui, M., Taurin, S., Akimova, O. A., Guo, D.-F., Tremblay, J., Dulin, N. O., et al. (2007) [Na+]i-induced c-Fos expression is not mediated by activation of the 5′-promoter containing known transcriptional elements, FEBS J., 274, 3557-3567, https://doi.org/10.1111/j.1742-4658.2007.05885.x.
  5. Taurin, S., Dulin, N. O., Pchejetski, D., Grygorczyk, R., Tremblay, J., Hamet, P., et al. (2002) c-Fos expression in ouabain-treated vascular smooth muscle cells from rat aorta: evidence for an intracellular-sodium-mediated, calcium-independent mechanism, J. Physiol., 543, 835-847, https://doi.org/10.1113/jphysiol.2002.023259.
  6. Shiyan, A. A., Sidorenko, S. V., Fedorov, D., Klimanova, E. A., Smolyaninova, L. V., Kapilevich, L. V., et al. (2019) Elevation of intracellular Na+ contributes to expression of early response genes triggered by endothelial cell shrinkage, Cell. Physiol. Biochem. Int. J. Exp. Cell. Physiol. Biochem. Pharmacol., 53, 638-647, https://doi.org/10.33594/000000162.
  7. Lopina, O. D., Fedorov, D. A., Sidorenko, S. V., Bukach, O. V., and Klimanova, E. A. (2022) Sodium ions as regulators of transcription in mammalian cells, Biochemistry (Moscow), 87, 789-799, https://doi.org/10.1134/S0006297922080107.
  8. Wolf, B. K., Zhao, Y., McCray, A., Hawk, W. H., Deary, L. T., Sugiarto, N. W., et al. (2023) Cooperation of chromatin remodeling SWI/SNF complex and pioneer factor AP-1 shapes 3D enhancer landscapes, Nat. Struct. Mol. Biol., 30, 10-21, https://doi.org/10.1038/s41594-022-00880-x.
  9. Nakagawa, Y., Rivera, V., and Larner, A. C. (1992) A role for the Na/K-ATPase in the control of human c-fos and c-jun transcription, J. Biol. Chem., 267, 8785-8788, https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)50347-7.
  10. Papp, C., Mukundan, V. T., Jenjaroenpun, P., Winnerdy, F. R., Ow, G. S., Phan, A. T., et al. (2023) Stable bulged G-quadruplexes in the human genome: identification, experimental validation and functionalization, Nucleic Acids Res., 51, 4148-4177, https://doi.org/10.1093/nar/gkad252.
  11. Sen, D., and Gilbert, W. (1990) A sodium-potassium switch in the formation of four-stranded G4-DNA, Nature, 344, 410-414, https://doi.org/10.1038/344410a0.
  12. Klimanova, E. A., Sidorenko, S. V., Abramicheva, P. A., Tverskoi, A. M., Orlov, S. N., and Lopina, O. D. (2020) Transcriptomic changes in endothelial cells triggered by Na,K-ATPase inhibition: a search for upstream Na+i/K+i sensitive genes, Int. J. Mol. Sci., 21, 7992, https://doi.org/10.3390/ijms21217992.
  13. Chashchina, G. V., Beniaminov, A. D., and Kaluzhny, D. N. (2019) Stable G-quadruplex structures of oncogene promoters induce potassium-dependent stops of thermostable DNA polymerase, Biochemistry (Moscow), 84, 562569, https://doi.org/10.1134/S0006297919050109.
  14. Fedorov, D. A., Sidorenko, S. V., Yusipovich, A. I., Bukach, O. V., Gorbunov, A. M., Lopina, O. D., et al. (2022) Increased extracellular sodium concentration as a factor regulating gene expression in endothelium, Biochemistry (Moscow), 87, 489-499, https://doi.org/10.1134/S0006297922060013.
  15. Lowry, O. H., Rosebrough, N. J., Farr, A. L., and Randall, R. J. (1951) Protein measurement with the Folin phenol reagent, J. Biol. Chem., 193, 265-275.
  16. Livak, K. J., and Schmittgen, T. D. (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCT method, Methods, 25, 402-408, https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262.
  17. Ablasser, A., Bauernfeind, F., Hartmann, G., Latz, E., Fitzgerald, K. A., and Hornung, V. (2009) RIG-I-dependent sensing of poly(dA:dT) through the induction of an RNA polymerase III-transcribed RNA intermediate, Nat. Immunol., 10, 1065-1072, https://doi.org/10.1038/ni.1779.
  18. Koelsch, K. A., Wang, Y., Maier-Moore, J. S., Sawalha, A. H., and Wren, J. D. (2013) GFP affects human T cell activation and cytokine production following in vitro stimulation, PLoS One, 8, e50068, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0050068.
  19. Collart, M. A., Tourkine, N., Belin, D., Vassalli, P., Jeanteur, P., and Blanchard, J. M. (1991) c-fos gene transcription in murine macrophages is modulated by a calcium-dependent block to elongation in intron 1, Mol. Cell. Biol., 11, 2826-2831, https://doi.org/10.1128/mcb.11.5.2826-2831.1991.
  20. Mechti, N., Piechaczyk, M., Blanchard, J. M., Jeanteur, P., and Lebleu, B. (1991) Sequence requirements for premature transcription arrest within the first intron of the mouse c-fos gene, Mol. Cell. Biol., 11, 2832-2841, https://doi.org/10.1128/mcb.11.5.2832-2841.1991.
  21. Coulon, V., Veyrune, J. L., Tourkine, N., Vié, A., Hipskind, R. A., and Blanchard, J. M. (1999) A novel calcium signaling pathway targets the c-fos intragenic transcriptional pausing site, J. Biol. Chem., 274, 30439-30446, https://doi.org/10.1074/jbc.274.43.30439.
  22. Yamada, T., Yamaguchi, Y., Inukai, N., Okamoto, S., Mura, T., and Handa, H. (2006) P-TEFb-mediated phosphorylation of hSpt5 C-terminal repeats is critical for processive transcription elongation, Mol. Cell, 21, 227-237, https://doi.org/10.1016/j.molcel.2005.11.024.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».