A study on the regulation of NF- kB signaling pathway by protein-protein interactions mediated by FBI-1

Abstract

[한글]

POZ 도메인은 진화적으로 잘 보존된 단백질-단백질 상호작용에 관여하는 motif이다. 이 도메인은 수많은 전사인자들, actin 결합 단백질들, potassium channel, 그리고 바이러스 단백질들에 존재한다. POZ 도메인을 가지는 전사인자들 중 일부는 전사억제자로 알려져 있으며 POZ 도메인을 통하여 corepressor들과 상호작용한다. NF-kB는 감염, 염증, 그리고 스트레스 등에 반응하는 다양한 유전자의 발현을 조절하는데 매우 중요한 역할을 수행한다. 자극을 받지 않은 세포들에서는 NF-kB는 IkB라는 억제 단백질과 결합하여 NF-kB:IkB 형태의 complex로 세포질에 존재한다. NF-kB:IkB 형태의 NF-kB는 불활성 상태이며 핵내로 들어가지 못한다. 하지만 외부로부터 오는 다양한 신호들에 의해 IkB가 인산화되고 뒤이어 분해되면 NF-kB가 IkB로부터 분리된다. 이렇게 분리된 NF-kB는 핵내로 이동하여 다양한 유전자의 전사를 활성화시킨다.우리는 본 실험에서 yeast two-hybrid screening과 in vitro protein-protein interaction assay를 통하여 FBI-1이 IkBb와 직접적인 상호작용을 함을 알아내었다. IkBb뿐만 아니라 IkBa도 FBI-1과 직접적인 상호작용을 함을 알아내었다. 또한 이러한 상호작용이 NF-kB 신호전달 체계에 중요한 기능을 수행함을 알아내었다. FBI-1의 POZ 도메인은 NF-kB의 활성도를 약 70% 감소시키며 이는 IkBa나 IkBb와 상호의존적임을 알아내었다. 반면, FBI-1은 NF-kB의 활성도를 약2배 증가시켰으며 IkBa나 IkBb에 의한 억제효과를 극복하였다. 과발현된 POZ 도메인과 FBI-1은 인산화된 IkBa, IkBa나 p65의 세포내 분포에 영향을 주었다. 또한 FBI-1은 NF-kB의 핵내로의 이동을 촉진하고 핵내에 오랫동안 머물도록 하는 기능을 가짐을 알게 되었다.

[영문]

POZ domain is a highly conserved protein-protein interaction motif found in many transcription factors, actin binding proteins, potassium channels, and viral proteins. Some of the transcription factors with POZ domain are known as transcriptional repressor, and interact with co-repressors via POZ domain. NF-kB play a key role in the expression of a variety of genes in response to infection, inflammation, and stress condition. In unstimulated cells, NF-kB is sequestered in cytoplasm as NF-kB:IkB complex, which is in inactive state and cannot enter nucleus. Various signals release NF-kB from IkBs by phosphorylation and sequential degradation of IkBs, and released NF-kB enters nucleus and activates transcription of target genes. We found that, by yeast two-hybrid screening and in vitro protein-protein interaction assay, POZ domain of FBI-1 interacts with IkBb and the interaction is direct. Not only IkBb, but also IkBa interacts directly with POZ domain. In vitro protein-protein interaction assay shows that both IkBa and IkBb interact directly with POZ domain. We also found that FBI-1 plays an important role in NF-kB signaling. POZ domain of FBI-1 repressed NF-kB activity by 70% in PMA stimulated HeLa cells and the repression is cooperative with IkBa or IkBb. In contrast, full length FBI-1 activated NF-kB in HeLa cells. FBI-1 overcame the repression by IkBa or IkBb. Overexpressed POZ domain and FBI-1 changed localization of phosphorylated IkBa, IkBa or p65. Finally, FBI-1 increased sensitivity to stimulus and duration in nucleus of NF-kB, and these resulted in increased NF-kB activity.