Lipin-1 아미노말단 부위의 성상규명

Abstract

[한글]전사 활성자로써의 lipin-1은, 현재까지 유전자의 구조 내에

DNA와 결합할 수 있는 부분이 발견된 바 없지만 카르복시말단

LXXIL부분이 다른 전사 인자들과 상호작용하여 전사 활성 기능

을 낸다고 보고되었다. 그러나 LXXIL을 포함하는 lipin-1 카르

복시말단 부위(423-947)에서는 yeast와 동물세포 모두에서 전사

활성화 기능을 관찰할 수 없었으며, 반대로 미노말단 부위

(1-441)에서 강한 전사 활성 기능을 확인할 수 있었다. 세분화

된 lipin-1의 전사 활성 기능 부위는 217-399번 아미노산 부위

이며, 이 부위 내에 존재하는 βisoform의 242-277번 아미노산

부위는 전사 활성 기능에 큰 영향이 없었다. Lipin-1의 전사 활

성화 기능 부위는 PGC-1α에 의해 그 활성이 증가되며, 다른

CBP, P/CAF, SRC-1, SRC-2, SRC-3에 의해서는 영향을 받지 않았

다. 전사 활성화 기능이 거의 제거된 lipin-1 아미노말단 부위

(1-327)와 단백질 상호작용을 가지는 유전자를 yeast

two-hybrid 방법으로 골격근 cDNA library를 선별한 결과 16개

의 유전자 cDNA를 밝히었다. 이 중에는 actin α1을 포함하는

cytoskeleton의 유전자가 7가지이었으며 PGM1, AGK, ECHS1,MAT2B

의 대사 효소들이 선별되었다. 그 외 5개 유전자들 중 흥미롭게

도 RNA polymerase Ⅱ의 소단위인 POLR2J와 단백질 합성에 관여

하는 EIF2A2, L30 및 ubiquitination에 관여하는 CUL1이 존재하

였다. 본 연구는 lipin-1의 아미노말단 부위의 전사 활성화 기

능 부위를 규명하였으며, 단백질 상호 작용이 있는 유전자들을

찾아내어 앞으로 진행해야 할 중요한 많은 연구과제들을 도출하

였다

[영문]Lipin-1 has been reported to interact with transcription factors and coactivator through its carboxy-terminal region containing LXXIL motif and to carry out transcriptional activation function. However, carboxy-terminal region (423-947), including DXDXT (active site for PAP1 activity) and LXXIL motives, did not show any transcriptional activation function in yeast and mammalian cells. In contrast, amino-terminal region (1-441) has strong transcription activation function in form of fusion protein with GAL4 DNA-binding domain. The activation domain could be delimitated from residue 217 to 399. The removal of residue 242 to 277, which is present in β isoform, did not affect the activities of its transcriptional activation function. The

transcriptional activation function of lipin-1 was enhanced by PGC-1α, but not by CBP, P/CAF, SRC-1, SRC-2 and SRC-3. In addition to transcription activation function, lipin-1 has several physiological roles in 35 skeletal muscle, which might be linked to protein-protein interactions.

For these reasons, skeletal cDNA library was screened to find out the genes showing the protein-protein interaction with lipin-1 amino-terminal region (1-327) by yeast two-hybrid system. Finally, 16 genes were revealed from 35 isolated clones. Among these genes, there are 7 cytoskeletal genes and 4 metabolic enzyme genes. The functional role of interactions with cytoskeletal proteins of lipin-1 should be addressed in

future. In metabolic enzymes, eight clones were isolated, containing the cDNA for carboxy-terminal region of PGM1. The strong binding of lipin-1 in skeletal muscle might affect the physiological activities of PGM1, resulting in changes of glucose and glycogen metabolisms. Lipin-1 can bind to ECHS1, which is one of the enzymes involved in mitochondrial fatty oxidation. The interaction with subunit J of RNA polymerase II, the ortholog of RPB11 of yeast, needs the further study in the view of the role of lipin-1 as a linker between transcriptional factors and RNA polymerase II.

The present study characterized and delimitate the activation function domain of lipin-1. I also identified the interactions of several proteins with lipin-1 amino-terminal regions and provide the important themes about their functional roles, which should be investigated.