Transkripsjonsfaktor RBPJ / CSL: et genom-bredt blikk på transkripsjonell regulering

den transkripsjonelle regulatoren RBPJ, ellers kjent som CSL («CBF-1, Suppressor of Hairless, Lag-2», etter pattedyret, Drosophila og Caenorhabditis elegans orhologues) er et SVÆRT konservert DNA-bindende protein som spiller en sentral rolle i cellens skjebnebeslutninger i metazoa. RBPJ formidler kanonisk Notch signalering (1). I fravær av aktiv Notch antas RBPJ først og fremst å være en transkripsjonell repressor som eksisterer i komplekser med corepressorer (2). Når det er bundet til Det aktive intracellulære domenet Notch (NICD), rekrutterer RBPJ et koaktivatorkompleks, inkludert En Mastermind-homolog (MAML1-3 i pattedyr), og driver et komplekst transkripsjonsprogram med gjennomgripende fenotypiske effekter. Dette programmet brukes under utvikling og voksent vev homeostase, og er ofte dysregulert i kreft (3, 4). I hematopoietisk system kontrollerer Notch/RBPJ blant annet forpliktelsen av vanlige lymfoide stamfedre til T-cellelinjen og utvidelsen av marginale sone B-celler (5). Avvikende aktivering Av Notch-RBPJ transkripsjonsprogram i t-avstamningsceller fører Til t-lymfoblastisk leukemi (T-LL), og er den hyppigste genetiske endringen som finnes ved denne maligniteten (6). Epstein-Barr-virus (EBV) oncoprotein EBNA2, som er avgjørende for transformerende AKTIVITET AV EBV, har lenge vært kjent for å etterligne NICD og aktivere RBPJ (7, 8). EBV-indusert immortalisering er en viktig årsak Til b-celle maligniteter som Burkitt lymfom og Noen Hodgkin lymfomer, samt lymfoproliferative sykdommer hos immunsupprimerte pasienter (9, 10). Strukturen AV DNA-bundet RBPJ i kompleks MED NICD og et FRAGMENT AV MAML1 er løst (11, 12). Imidlertid er mekanismen der RBPJ er i stand til å aktivere forskjellige transkripsjonsprogrammer i forskjellige celler fortsatt uklart. Forstå hvordan RBPJ styrer genuttrykk programmer Av T-og B-celler vil gi oss uvurderlig innsikt i fysiologiske celle skjebne bestemmelse og neoplastisk transformasjon. To rapporter I PNAS (13, 14) kaster lys over funksjonene TIL RBPJ på genomisk nivå.

begge gruppene (13, 14), som samarbeidet mye i disse prosjektene, brukte genombred ChIP / dyp sekvensering for å identifisere genomiske steder som binder RBPJ under forskjellige forhold og å søke andre transkripsjonsfaktorer som binder samtidig eller konkurransedyktig MED RBPJ. Langtrekkende interaksjoner mellom kromatinsteder ble identifisert ved bruk av kromatinkonformasjon etterfulgt av dyp sekvensering.

i murine og humane t-LL-celler, Zhao et al. (13) rapporterte AT RBPJ binder seg fortrinnsvis til promotorsteder, men flertallet av Direkte Notch-Målgener mangler promotorbundet Notch1 (DVS.NICD1) eller RBPJ. Transkripsjonsregulering ser ut til å skyldes hovedsakelig langtrekkende interaksjoner på enhancer-steder. Antatte enhancer-steder ble identifisert i nærheten av slike gener SOM MYC, DTX1, IGF1R, IL7R og GIMAP-klyngen. Interessant, en betydelig brøkdel av genomiske områder bundet RBPJ bare, selv i nærvær AV NICD1. Dette funnet kan ha flere forklaringer: (i) RBPJ kan regulere transkripsjon i Hakk-uavhengige moter; (ii) rbpj – «bare» nettsteder kan ikke binde Notch1, men kan være i stand til å binde en annen av de fire pattedyrsparalogene; eller (iii) rbpj-bare nettsteder identifisert i T-LL-celler, som hovedsakelig er forbundet med repressive kromatinmarkører, kan være utilgjengelige For Notch1 i disse cellene på grunn av tilstedeværelsen av andre konkurrerende proteiner (f.eks. stabile corepressorkomplekser), men kan være tilgjengelige For Notch1 i andre celletyper. Transkripsjonsfaktor bindende motiver beriket innen 250 bp Av Notch1 nettsteder inkludert ZNF143 (som inneholder en innebygd høy affinitet RBPJ nettstedet), SAMT ETS og RUNX nettsteder. FOR rbpj nettsteder, CREB, ETS, OG RUNX motiver ble svært beriket innen 250 bp bekreftet nettsteder. CREB / RBPJ nettsteder inneholdt lavere affinitet RBPJ motiver, men hadde en sterkere RBPJ signal. Samlet sett tyder disse observasjonene på at ETS og RUNX-familiefaktorer samarbeider med Notch / RBPJ I T-LL-celler, i samsvar med deres kjente roller I t-celleutvikling og Notch-signalering. Rbpj-binding til steder med lav affinitet kan moduleres ved CREB-tilgjengelighet. Et unikt funn er rollen som sinkfingerprotein ZNF143 I Notch / RBPJ-signalering. ZNF143 ble funnet Med Notch1 og RBPJ på en betydelig brøkdel av nettsteder. In vitro var DNA-binding av ZNF143 og RBPJ gjensidig utelukkende. DETTE antyder en modell DER DNA-bundet ZNF143 kontrollerer tilgjengeligheten AV RBPJ-nettsteder Til Notch / RBPJ-komplekser. ZNF143-steder var assosiert med en prevalens av repressive kromatinmerker, som VAR rbpj-bare steder. Fig. 1A skisserer skjematisk en mulig modell for disse interaksjonene. Et åpent spørsmål er den mulige rollen Til Notch transcriptional complex dimerization i langdistanse interaksjoner som styrer transkripsjon. Notch transkripsjonell kompleks dimerisering Via Notch1 har blitt observert på promoter nivå (15), og kan tenkes å forekomme over lange DNA avstander gjennom kromatin looping.

Fig. 1.

(A) arbeidsmodell AV ZNF143-Hakk/rbpj crosstalk. ZNF143 opptar DNA-steder som overlapper med rbpj-elementer. NÅR ZNF143 er bundet, ER RBPJ ikke. NÅR ZNF143 dissocierer, kan steder bli okkupert AV rbpj-only komplekser, som kan inneholde corepressors SMRT og SKIP, som kreves FOR RBPJ-målretting til kjernen (2). BÅDE znf143 og RBPJ-bare belegg er overveiende forbundet med transkripsjonell undertrykkelse. I nærvær av aktiv Hakk dannes Notch/RBPJ/MAML-komplekser. Disse rekrutterer p300 og andre koaktivatorer og er hovedsakelig forbundet med transkripsjonell aktivering. (B) Arbeidsmodell AV EBF-EBNA2 / rbpj crosstalk. EBF konsensusbindingssteder inneholder innebygde RBPJ-nettsteder med høy affinitet. De samme nettstedene brukes sannsynligvis AV EBF dimers eller RBPJ på forskjellige tidspunkter. EBNA2 / RBPJ komplekser kan binde DNA etter EBF dimer dissosiasjon, ELLER EBF monomer kan cobind MED RBPJ / EBNA2 komplekser. Disse nettstedene er vanligvis forbundet med markører for transkripsjonell aktivitet. EBNA-LP er et koaktivatorprotein rekruttert av DET C-terminale sure domenet TIL EBNA2 (19).

i prolifererende lymfoblastoide celler (LCLs) uttrykker EBNA2, Wang et al. (14) fant AT EBNA2 og RBPJ binder overveiende på nonpromoter-nettsteder, med 72% AV EBNA2-nettstedene innen 100 bp av ET RBPJ-nettsted. Det var imidlertid et betydelig antall EBNA2-bare og RBPJ-bare nettsteder. Foruten RBPJ ble 500 bp rundt EBNA2-nettstedene beriket I EBF, ETS, RUNX, PU.1, OG NF-kB (RELA) nettsteder. Dette korrelerte sterkt med faktiske belegningsdata for disse transkripsjonsfaktorene. ETS og RUNX nettsteder, men ikke PU.1 og NF-kB-områder, ble også observert I t-LL-celler i nærheten Av Notch / RBPJ-områder. Klyngeanalyse AV EBNA2-lokalitetene basert på tilknyttede faktorer klassifiserte EBNA2 / RBPJ lokaliteter i seks undergrupper med ulike kombinasjoner av kofaktorer. Alle gruppene inneholdt RBPJ i kombinasjoner MED RELA-ETS, EBF-RUNX, EBF, ETS, ingen andre faktorer, OG RUNX. Kromatinmerker (H3K4me1) og p300 belegg foreslo forskjellig transkripsjonsaktivitet blant disse gruppene, MED RELA-ETS som den mest aktive og RUNX den minst aktive. Dette antyder at tilstedeværelsen eller fraværet av transkripsjonelle kofaktorer modulerer transkripsjonsaktiviteten TIL EBNA2/RBPJ-nettsteder. Interessant, da kromatinmerker assosiert MED EBNA2-steder i LCLs ble sammenlignet med de i uinfiserte hvilende B-lymfocytter (RBLs), var det bemerkelsesverdig overlapping, med samme hierarki av steder som I LCLs. DETTE antyder AT EBNA2 ikke fundamentalt endrer transkripsjonsprogrammet Til RBLs, men utnytter deres eksisterende program ved å målrette RBPJ til steder med åpen kromatin som deltar i b-celle skjebnebestemmelse. EBF, som binder SEG TIL ET DNA-motiv som inneholder et innebygd RBPJ-område med høy affinitet, kan fungere som en» pioner » – faktor, og åpner kromatinsteder som er okkupert AV EBNA2/RBPJ-komplekser. Hvordan EBF letter EBNA2 / RBPJ aktivitet er fortsatt uklart. EBF dimere og RBPJ er sannsynlig å være gjensidig utelukkende i binding disse nettstedene, men EN EBF monomer og RBPJ kan binde sammen. Hvorvidt slike komplekser eksisterer, gjenstår å bli testet. Fig. 1B illustrerer to mulige modeller for disse interaksjonene. I motsetning TIL ZNF143-området ble EBNA2/RBPJ/EBF-steder ofte assosiert med kromatinmarkører for transkripsjonell aktivitet. Når det gjelder Notch1 i t-LL-celler, syntes gener betinget oppregulert AV EBNA2 i LCLs å avhenge i stor grad av flere langtrekkende kromatininteraksjoner med forsterkere mer enn 2 kb fra transkripsjonsstartsteder; 39% av disse interaksjonene var interchromosomale. MYC genet er viktig I b-celle transformasjon og Er Et Hakk mål I T-LL. Zhao et al. (13) viste at de mest sannsynlige kandidatstedene FOR EBNA2 / RBPJ-mediert MYC-regulering ER EBNA2 / RBPJ-nettsteder på -428 til -556 kb AV MYC-transkripsjonsstartstedene. Disse nettstedene hadde kjennetegn for aktive forsterkere, MED EBF, RELA, H3K4me1, H3K9ac, PolII og p300 signaler. Bemerkelsesverdig var disse nettstedene også aktive I RBL, selv om det i mindre grad tyder på AT EBNA2 «hijacks» et eksisterende transkripsjonsprogram som bruker RBPJ i b-celle skjebnebestemmelse, og forskjellen Mellom RBLs og LCLs er mer kvantitativ (dvs ., styrke og/eller varighet av transkripsjonell aktivitet) enn kvalitativ. Interessant, Notch1 OG EBNA2 synes å aktivere myc transkripsjon gjennom ulike antatte forsterkere i T-LL og lcl celler, henholdsvis. SOM Notch1 (15) ER EBNA2 i stand til selvforening (16). En spennende mulighet er at forskjeller i bruk av NETTSTEDET MELLOM NICD/RBPJ og EBNA2 / RBPJ-komplekser kan avhenge av fysiske interaksjoner mellom Notch – eller EBNA2-inneholdende transkripsjonskomplekser som medierer kromatin-looping.

«Kontekstavhengighet» er et begrep som ofte brukes for å beskrive dårlig forstått cellulære forhold som modifiserer molekylære og fenotypiske effekter Av Notch/RBPJ-signalering. Det er sannsynligvis mange lag av «kontekst» (f.eks. aktivitet av andre veier, sameksistens av onkogene mutasjoner, mikrorna-uttrykk). Disse to studiene (13, 14) begynner å gi en mekanistisk mening til kontekst på kromatin nivå, viser hvordan Notch OG EBNA2 kan drive RBPJ å vedta ulike transkripsjonsprogrammer avhengig av samarbeid med andre transkripsjonsfaktorer og intra – og interchromosomal langtrekkende interaksjoner. Den vesentlige rollen til langtrekkende kromatininteraksjoner ligner det som er observert for østrogenreseptor-α (17, 18) og er sannsynligvis et generelt fenomen i transkripsjonsregulering.

Fotnoter

  • ↵1E-post: lmiele{at}umc.edu.
  • Forfatterbidrag: L. M. skrev papiret.

  • Forfatteren erklærer ingen interessekonflikt.

  • se artikler på sidene 14902 og 14908.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.