HIC2 activates transcription of SIRT1 gene

Abstract

The histone deacetylase SIRT1 is crucial to numerous physiological processes, including aging, metabolism, and autoimmunity. SIRT1 is repressed by various transcription factors. HIC1 is one of the well-known transcription factors that repress SIRT1. I found that HIC2, a highly homologous protein with HIC1, interacts with HIC1 through their zinc-finger domains and activates SIRT1 transcription. The structural differences between the HIC1 and HIC2 intermediate domains confer opposing transcriptional regulation of SIRT1. Mammalian two-hybrid assays showed that p300 domains interacted with HIC2 middle domain 2, but not with the HIC1 middle domain 2, despite its conserved p300 acetylation lysine residues at a.a. 313-317 (MKHEP). The difference in protein interaction with p300 may explain differences in transcriptional regulatory properties of HIC1 and HIC2. This relationship between HIC2 and SIRT1 could be important for cardiac development, which associates with both proteins. In this study, I investigated that ectopic HIC2 increases the expression of SIRT1, which results in less apoptosis in ischemia/reperfusion injury in primary cardiomyocyte and H9c2 cells. Considering the fact that treatment of HIC2 adenovirus with SIRT1 knockdown did not reduce apoptosis caused by HIC2 overexpression, HIC2 has cardioprotection function only by increasing the SIRT1 expression. I found that unlike its structural homolog HIC1, HIC2, is a pivotal transcriptional activator of SIRT1, and consequently, may protect the heart from I/R injury.

히스톤 탈 아세틸화 효소인 SIRT1은 노화, 대사, 자가면역 등의 다양한 생리학적 과정에서 중요한 작용을 하며 여러가지 전사인자들에 의해서 발현이 억제된다. HIC1은 SIRT1을 억제하는 것으로 잘 알려져 있는 전사인자이다. 우리 연구팀에서는 HIC1과 높은 구조적 상동성을 지닌 HIC2가 HIC1과 zinc-finger domain을 통해 상호작용한다는 사실 및 HIC2가 SIRT1의 전사 활성자라는 사실을 밝혔다. 중간 도메인의 구조적 차이로 인해 두 단백질은 SIRT1의 전사를 상반되게 조절한다. 우리는 mammalian two-hybrid assay 실험을 통해서 p300 도메인들이 HIC2의 두번째 중간 도메인과 결합한다는 사실을 확인했다. 하지만 p300에 의해서 아세틸레이션 되는 것으로 보고 된 HIC1은 p300 도메인들과 결합하지 않았다. p300과의 결합 여부가 전사 조절에서 HIC1과 HIC2의 차이를 유발할 가능성이 있다. HIC2와 SIRT1은 각각 심장 발달에서 중요한 역할을 하기 때문에 두 단백질 사이의 관계는 심장 발달과 관련이 있을 수 있다. 본 연구에서 우리는 과발현된 HIC2가 허혈재관류 손상 (ischemia/ repurfusion injury) 시, 세포사멸로부터 H9c2 심근세포를 보호할 수 있다는 사실을 확인했다. SIRT1의 발현을 낮춘 상태에서는 HIC2를 과발현 시켜도 허혈재관류 손상시 세포사멸을 유발하는 FOXO3가 감소하지 않았다. 따라서 HIC2는 SIRT1을 조절함으로써 세포사멸로부터 심근세포를 보호한다는 사실을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 HIC1과 구조적 유사성이 높은 HIC2가 SIRT1의 전사 활성자로서 허혈재관류 손상으로부터 심장을 보호할 수 있다는 가능성을 제시하였다.