New proto-oncogene Zbtb7c, a molecular functional switch of tumor suppressor p53

Abstract

[한글]우리 연구팀은 POZ domain 계열 FBI-1의 세포 기능 조절에 대한 연구를 진행하고 있다. FBI-1과 밀접한 관계의 새로운 BTB/POZ domain protein에 관한 연구를 진행하기 위해 GeneBank database를 기초로 사람의 모든 BTB/POZ domain protein을 검색하여 BTB/POZ domain protein간의 amino acid sequence의 similarity를 분석하여 BTB/POZ polypeptides를 31개의 주요 그룹으로 분류해 phylogenic tree를 완성했다. 우리는 FBI-1과 가장 높은 homology를 가지고 있는 Zbtb7c를 발견하게 되었고 POZ domain 및 zinc finger motif만을 비교했을 때 각각 90%이상의 homology를 가지고 있는 것을 확인했다. Zbtb7c는 총 619개의 amino acid로 이루어져 있으며 구조적으로 FBI-1과 거의 유사하게 N-terminus에 POZ domain, C-terminus에 4개의 Kruppel-like zinc finger motif, 그리고 nuclear localization signal을 가지고 있었다.Zbtb7c는 human papillomavirus (HPV)68의 E6와 E7 gene이 숙주세포의 chromosome 18q21에 해당되는 곳에 integration된 자궁 암세포에서 처음 분리되었고, 그 발현의 조직분포가 제한적인 것으로 생각되었지만, 우리는 RT-PCR을 통해 mouse에서 spleen을 제외한 거의 모든 tissue에서 Zbtb7c가 발현되고 있음을 확인하게 되었다. 최근 FBI-1이 세포주기를 촉진시킨다는 보고로 proto-oncogene으로서 주목 받고 있는데 우리는 아마도 Zbtb7c 역시 세포주기에 관계되는 Arf-Mdm2-p53-p21Waf/Cip1과 RB의 promoter에 영향을 끼칠 것으로 예측하고, luciferase assay를 실시하였다. 흥미롭게도, FBI-1이 거의 모든 promoter의 전사를 억제하는 것에 반해 Zbtb7c는 오직 Arf와 p21의 전사만을 억제하는 것을 관찰하였다.특히 우리는 p21이 세포주기조절에 있어 최종적으로 기여하는 바가 크다고 판단하여 p21의 전사를 억제하는 Zbtb7c 의 정확한 작용기전을 연구하고자 하였다. 그래서 promoter reporter assay, EMSA, ChIP, GST-pull down, 그리고 Immunoprecipitation assay등을 실시한 결과 Zbtb7c는 그것의 zinc finger를 통해 p21 promoter상의 distal부분에 결합하는 p53과 상호작용하는 것으로 나타났다. 마찬가지 위와 같은 실험방법을 통해 Zbtb7c는 BTB/POZ domain을 통해 NCoR나 BCoR와 같은 corepressor와의 상호작용을 하는 것으로 나타났고 이를 통해 최종적으로 p21 proximal 부분의 Histone을 deacetylation 시킴으로써 전사를 억제시킨다는 것을 알게 되었다. 뿐만 아니라, 이러한 전사적 억제효과가 현상적으로 잘 드러나는지를 관찰하기 위해 foci formation, FACS, BrdUrd, 그리고 MTT assay를 실시한 결과 Zbtb7c가 과발현 하게되면 세포주기중 S phase의 양이 급격히 증가함으로써 세포주기가 급속히 촉진되는 것을 확인할 수 있었다.최종적으로 이런 현상이 mouse의 종양성장에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 인위적으로 mouse에 종양을 형성시키고 Zbtb7c를 과발현 시킬 수 있는 virus를 infection시켰을 때 그 종양의 크기가 대조군에 비해 현저하게 커진 것을 관찰할 수 있었으며 반대로 Zbtb7c의 발현을 억제시키는 virus를 infection시켰을 때는 종양의 크기가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.이렇듯 위와 같은 Zbtb7c에 관한 본 연구는 세포주기조절에 관한 작용점의 파악과 발암 과정의 이해증진, 그리고 새로운 치료 방법의 도출에 필요한 중요한 연구 자료가 될 것으로 생각된다.

[영문]Zbtb7c is a ubiquitously expressed BTB/POZ-domain class transcription factor. We investigated whether Zbtb7c has an effect on cell cycle progression and oncogenesis through regulated gene expression of key cell cycle regulatory genes in the Arf-Mdm2-p53-p21Waf/Cip1 pathway. Zbtb7c repressed transcription of p21Waf/Cip1 and p19Arf, which requires p53. Zbtb7c interacts with p53 bound on the p21Waf/Cip1 distal promoter via its zinc-finger domain and also interacts with transcriptional corepressors, such as NCoR and BCoR, causing the deacetylation of histones at the p21Waf/Cip1 proximal promoter. Adenoviral delivery of the Zbtb7c gene potently promotes tumor growth in mice transplanted with U343 cancer cells. In contrast, RNA that interfered with Zbtb7c mRNA abolished tumor growth. The molecular interactions among p53, Zbtb7c, and corepressors at the distal p53 binding element are important in the transcriptional repression of p21Waf/Cip1, oncogenic cellular transformation, cell proliferation, and tumor growth. Zbtb7c is one of the key control genes of the Arf-Mdm2-p53-p21Waf/Cip1 pathway as it acts at both transcription and protein levels. Our study also suggests that p53 can act as an oncogene in the presence of Zbtb7c.