저칼륨혈증시 칼륨평형 조절에 이온채널이나 pump 유전자 이외에도 다양한 유전자가 관여할 것으로 생각된다. 본 연구는 유전자를 탐색하는데 유용하게 쓰이는 DNA chip microassay 방법을 이용하여 General transcription factor IIA(GTF IIA) 유전자를 탐색하고 이 유전자의 발현 및 분포를 Northern 분석과 in situ hybridization 조직화학 방법으로 관찰하였다. Northern 분석소견에서 GTF IIA 유전자는 고환에서 제일높게 발현되었고 심장, 허파, 콩팥, 부신, 지라 및 간에서는 중등도로 발현되었으며, 뇌, 먼쪽주름창자, 침샘, 위 및 샘창자에서는 미약하였다. 칼륨식이 변화에 따른 콩팥, 지라 및 부신에서의 GTF IIA 유전자의 발현은 점차 감소하다가 3주째에는 회복되는 경향을 보였다. 그러나 허파에서는 칼륨제한 식이 1주와 3주에서는 증가하였고 2주에서는 오히려 감소하였다. in situ hybridization 조직화학소견에서 정상 식이 군의 콩팥에서 GTF IIA 유전자의 발현은 겉질의 S3 segment, 먼쪽곱슬세관 및 겉질집합관에서만 관찰되었고, 속질에서는 관찰할 수 없었다. 칼륨제한 식이군에서는 S3 segment, 먼쪽곱슬세관, 겉질집합관, 바깥속질집합관 및 속속질집합관에서도 발현되었다. 발현정도는 겉질에서 칼륨제한 식이 2주까지는 상당히 감소하였으나 3주에서는 회복되는 경향이었고, 바깥속질 및 속속질집합관에서는 1주부터 증가하였다. 부신에서는 토리층에서만 발현되었고 칼륨제한식이군에서는 감소하다가 3주째에 회복되었다. 지라에서는 가장자리 구역과 종자중심의 림프구에서 발현되었고 발현정도는 부신과 유사하였다. 허파에서는 기관지상피세포와기관지 주위 림프구에서 발현되었다. 발현정도는 칼륨제한식이 3일군과 2주군에서는 감소하였으나 1주와 3주에서는 증가하는 소견을 보였다. 정상 식이군의 먼쪽주름창자와 위에서는 기저부의 창자샘에서만 관찰되었고 고환에서는 정세관의 기저부 정조세포와 정모세포에서 관찰되었다. 이상의 소견은 GTF IIA 유전자 발현이 조직에 따라 다르며, 저칼륨혈증 콩팥의 바깥속질 및 속속질집합관에서 증가하여 이들 부위에서 이 유전자가 이온수송체 유전자 조절에 관여하고 있음을 시사해 주었다.
Potassium balance in chronic hypokalemia is regulated by ion channels, ion transporters, and various related genes. We isolated general transcription factor IIA (GTF IIA) gene using a DNA chip microassay, a useful method in cloning genes. Northern analysis and in situ hybridization (ISH) were carried out to analyze the expression and localization of GTF IIA mRNA in rat in relation to the amount of potassium in the diet. Isoform-specific 32P-labeled cDNA (Northern analysis) or digoxigenin-labeled cRNA (ISH) probes were used. Northern analysis demonstrated that GTF IIA mRNA was expressed abundantly in testis; modestly in heart, kidney, lung, adrenal gland, liver, and spleen; and weakly in brain, distal colon, duodenum, salivary gland, and stomach. In potassium-restricted animals, GTF IIA expression was decreased in the kidney, adrenal gland, and spleen, but expression was restored to normal levels in L3w. The expression level in the lung was decreased in L3d and L2w, and increased in L1w and L3w. ISH showed that mRNA for the GTF IIA gene was detected in the distal convoluted tubule, S3 segment of the proximal tubule, and cortical collecting duct in the normal group. In potassium-restricted groups, the hybridization signal was detected in the distal convoluted tubule, S3 segment of the proximal tubule, and entire collecting tubule. The signal intensity of the outer and inner medullary collecting ducts was higher in the potassium-restricted group than in the normal group but was decreased in the distal convoluted tubule and S3 segment of the proximal tubule. In the normal group, mRNA of the GTF IIA gene was detected in the zona glomerulosa cells of the adrenal gland, lymphocytes of the marginal zone, germinal center of the spleen, and bronchial epithelium and lymphocytes of the lung. mRNA for the GTF IIA gene was also detected in the cells of the basal portion of the intestinal glands of the distal colon and stomach, and in spermatogonia and spermatocytes of the seminiferous tubule. These results suggest that expression of GTF IIA differs between various tissues and that increased expression of the GTF IIA gene in the outer and inner medullary collecting ducts of the hypokalemic kidney might regulate the ion transporter genes in these segments.
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