Function of Lis-H/WD-40 domain-containing proteins in the regulation of nuclear hormone receptor mediated transcriptional repression

Abstract

[한글]Nuclear receptor coreprssor (N-CoR)/ silencing mediator

for retinoic and thyroid receptors (SMRT)를 주축으로 하는

보조전사억제인자 복합체는 histone deacetylase 3 (HDAC3),

transducin beta-like protein 1 (TBL1), transducin beta-likerelated protein 1 (TBLR1), 그리고 G-protein suppressor 2

(GPS2)를 포함한다. 이 중 TBL1과 TBLR1은 N-말단에 Lishomology

(Lis-H) domain을, 그리고 C-말단에 WD-40 부위를 가지고 있으며, 이들은 각각 단백질의 이합체 형성과 결합에 중요한 역할을 한다고 보고되어 있다. 현재 N-CoR/SMRT 매개의 표적 유전자 전사억제는 feed-forward working model로 설명되고 있으나 30, 이 model 내에서 TBL1과 TBLR1의 정확한 기능은 아직 밝혀진 바 없다.

본 연구는 TBL1과 TBLR1이 N-말단의 Lis-H domain을 통해

동형 그리고 이형 중합체를 형성함을 밝히고, 이러한 중합체 형성이

N-CoR/SMRT 매개 표적 유전자 전사억제에 어떠한 영향을 미치는가를 관찰함으로써 feed-forward working model에서 TBL1과 TBLR1의 정확한 기능을 규명하는 것을 목적으로 한다. TBL1과 TBLR1은 Lis-H domain의 중합체 형성을 통하여 저아세틸화된 histone H4의 말단에 결합하며, N-CoR/SMRT 복합체 형성을 안정화 시키고, 이들의 크로마틴 표적을 안정화 시킴으로 표적 유전자의 전사억제에 직집적으로 관여한다. 더 나아가 TBL1과 TBLR1의 Lis-H domain내에서 유전적으로 보존된 아미노산의 변형은 TBL1/TBLR1 단백질간의 중합체 형성, N-CoR/SMRT

복합체의 안정화, histone과의 결합, 및 N-CoR/SMRT 복합체의 크리마틴 표적을 불가능하게 한다. 이러한 결과는 N-CoR/SMRT

보조전사억제 복합체 매개의 표적 유전자 전사억제에 있어 TBL1과

TBLR1의 Lis-H domain의 기능적 중요성을 뒷받침해주는 증거가 된다. 또한, C-말단에 WD-40 부위를 가지고 있는 또 다른 단백질인 TBL3가 TBL1과 TBLR1의 N-말단에 결합함을 밝힘으로써, TBL1/TBLR1의 중합체 형성에 WD-40 부위를 지니는 또 다른 단백질이 관여하고 있을 가능성을 제시하고 있다. 이와 반대로 histone deacetylase 1 (HDAC1)이 관여하는 sin3A 보조전사억제인자 복합체의 또 다른 WD-40 부위 함유 단백질인 Rb associated-protein 46 (RbAp46)과 RbAp48은 N-말단을 통한 이형체 및 중합체 형성을 하지 않음을 관찰하였다.

이와 같은 결과는 TBL1/TBLR1 뿐만 아니라, Lis-H domain과 WD-40 부위를 지니는 다양한 단백질간의 중합체 형성이 NCoR/SMRT 보조전사억제인자 복합체에 의한 표적유전자 전사억제에 결정적인 역할을 하며, 이러한 현상은 다른 class 1 histone deacetylase를 함유하는 보조전사억제인자 복합체와는 차별화되는 N-CoR/SMRT 복합체의 특이적인 현상임을 의미한다.

[영문]Lis-homology (Lis-H) motifs are involved in protein dimerization, and the discovery of the conserved N-terminal Lis-H domain in transducin beta-like protien 1 and its receptor (TBL1 and TBLR1) led to examine the role of this domain in transcriptional repression. This study shows that multiple beta-transducin (WD-40) repeat containing proteins interact to form a oligomers in solution and that oligomerization depends on the presence of the Lis-H domain in each protein. Gal4-Tk-luciferase reporter gene analysis suggests that oligomerization is a prerequisite for efficient transcriptional repression. Furthermore, this study proves that the Lis-H domain is responsible for the binding to the hypoacetylated histone H4 tail and for stable chromatin targeting by the nuclear receptor corepressor (N-CoR) complex. Mutations of conserved residues in the Lis-H domain of TBL1 and TBLR1 block histone binding, oligomerization, and transcriptional repression, supporting the functional importance of the Lis-H domain in transcriptional repression. These results indicate that another WD-40 protein, TBL3, also preferentially binds to the N-terminal domain of TBL1 and TBLR1, and forms oligomers with other WD-40 proteins. In contrast, the WD-40 proteins RbAp46 and RbAp48 of the sin3A corepressor complex failed to dimerize. Theses data support the hypothesis that the presence of multiple Lis-H/WD-40 repeat containing proteins is exclusive to N-CoR/SMRT complexes compared to other class 1 histone deacetylase-containing corepessor complexes.