Fator de transcrição RBPJ/CSL: UM genome-wide olhar para transcrição regulamento

O regulador transcricional RBPJ, também conhecida como a CSL (“CBF-1, Supressor de Calvos, Gal-2,” após a sua mamíferos, Drosophila, e Caenorhabditis elegans orthologues) é um altamente conservadas do DNA-proteína de ligação que desempenha um papel central na célula de destino decisões em metazoa. Rbpj medeia a sinalização canônica do entalhe (1). Na ausência de entalhe ativo, acredita-se que o RBPJ seja principalmente um repressor transcricional que existe em complexos com corresponsores (2). Quando ligado ao Domínio intracelular ativo de Notch( NICD), RBPJ recruta um complexo coativador, incluindo um homólogo Mastermind (MAML1-3 em mamíferos), e dirige um programa transcricional complexo com efeitos fenotípicos generalizados. Este programa é usado durante o desenvolvimento e a homeostase do tecido adulto e é frequentemente desregulado no câncer (3, 4). No sistema hematopoiético, Notch / RBPJ controla, entre outras coisas, o compromisso de progenitores linfóides comuns com a linhagem de células T e a expansão de células B de zona marginal (5). A ativação aberrante do programa transcricional Notch–RBPJ em células da linhagem T leva à leucemia linfoblástica T (T-LL) e é a alteração genética mais frequente encontrada nessa malignidade (6). O vírus Epstein–Barr (EBV) oncoproteína EBNA2, essencial para a atividade transformadora do EBV, é conhecido há algum tempo por imitar o NICD e ativar o RBPJ (7, 8). A imortalização induzida por EBV é uma causa importante de malignidades de células B, como linfoma de Burkitt e alguns linfomas de Hodgkin, bem como distúrbios linfoproliferativos em pacientes imunossuprimidos (9, 10). A estrutura do rbpj ligado ao DNA em complexo com NICD e um fragmento de MAML1 foi resolvida (11, 12). No entanto, o mecanismo pelo qual o RBPJ é capaz de ativar diferentes programas transcricionais em diferentes células ainda não está claro. Entender como o RBPJ controla os programas de expressão gênica das células T e B nos dará insights inestimáveis sobre a determinação fisiológica do destino das células e a transformação neoplásica. Dois relatórios no PNAS (13, 14) lançam luz sobre as funções do RBPJ no nível genômico.

ambos os grupos (13, 14), que colaboraram extensivamente nesses projetos, usaram o sequenciamento de ChIP/Deep em todo o genoma para identificar locais genômicos que ligam o RBPJ em diferentes condições e buscar outros fatores de transcrição que se ligam concomitantemente ou competitivamente ao RBPJ. Interações de longo alcance entre locais de cromatina foram identificadas usando captura de conformação de cromatina seguida de sequenciamento profundo.

em células T-LL murinas e Humanas, Zhao et al. (13) relataram que o RBPJ se liga preferencialmente a locais promotores, mas a maioria dos genes-alvo de entalhe direto não possui Notch1 ligado ao promotor (ou seja, NICD1) ou RBPJ. A regulação transcricional parece resultar principalmente de interações de longo alcance em locais aprimoradores. Locais de potenciadores putativos foram identificados nas proximidades de genes como MYC, DTX1, IGF1R, IL7R e o cluster GIMAP. Curiosamente, uma fração significativa de sítios genômicos limitou o RBPJ apenas, mesmo na presença de NICD1. Esta descoberta pode ter várias explicações: (i) RBPJ pode regular a transcrição em modas independentes de entalhe; (ii) RBPJ-“apenas” sites podem não ligar Notch1, mas pode ser capaz de vincular de outra, os quatro mamíferos Entalhe paralogues; ou (iii) RBPJ-só sites identificados com T-LL células, que são predominantemente associadas com repressivas cromatina marcadores, pode ser inacessível para Notch1 dessas células devido à presença de outras proteínas concorrentes (por exemplo, estável corepressor complexos), mas pode ser acessível para Notch1 em outros tipos de células. Motivos de ligação do fator de transcrição enriquecidos dentro de 250 bp de sites Notch1 incluídos ZNF143 (que contém um site rbpj de alta afinidade incorporado), bem como sites ETS e RUNX. Para sites RBPJ, CREB, ETS e motivos RUNX foram altamente enriquecidos dentro de 250 bp de sites confirmados. Os sites CREB/RBPJ continham motivos rbpj de menor afinidade, mas tinham um sinal rbpj mais forte. Em conjunto, essas observações sugerem que os fatores da família ETS e RUNX cooperam com Notch/RBPJ em células T-LL, consistentes com seus papéis conhecidos no desenvolvimento de células T e na sinalização Notch. A ligação RBPJ a sites de baixa afinidade pode ser modulada pela disponibilidade CREB. Uma descoberta única é o papel da proteína znf143 do dedo do zinco na sinalização Notch/RBPJ. ZNF143 foi encontrado com Notch1 e RBPJ em uma fração significativa de sites. In vitro, a ligação ao DNA por ZNF143 e RBPJ foi mutuamente exclusiva. Isso sugere um modelo no qual o ZNF143 ligado ao DNA controla a acessibilidade dos sites RBPJ aos complexos Notch/RBPJ. Os sítios ZNF143 foram associados a uma prevalência de marcas repressivas de cromatina, assim como os sítios somente RBPJ. Figo. 1A descreve diagramaticamente um modelo possível para essas interações. Uma questão em aberto é o possível papel da dimerização complexa transcricional de entalhe nas interações de longo alcance que controlam a transcrição. A dimerização do complexo transcricional de entalhe via Notch1 foi observada no nível promotor (15), e pode ocorrer concebivelmente em longas distâncias de DNA por meio de looping de cromatina.

Fig. 1.

(a) modelo de trabalho de znf143-Notch/rbpj crosstalk. Znf143 ocupa locais de DNA que se sobrepõem aos elementos RBPJ. Quando ZNF143 é vinculado, RBPJ não é. Quando o ZNF143 se dissocia, os locais podem ser ocupados por complexos somente RBPJ, que podem conter CORRESPONSORES SMRT e SKIP, necessários para o direcionamento do RBPJ para o núcleo (2). Tanto a ocupação ZNF143 quanto a ocupação somente RBPJ estão predominantemente associadas à repressão transcricional. Na presença de entalhe ativo, formam-se complexos Notch/RBPJ/MAML. Estes recrutam p300 e outros coativadores e estão predominantemente associados à ativação transcricional. (B) modelo de trabalho da conversa cruzada EBF-EBNA2/RBPJ. Os sites de ligação de consenso EBF contêm sites rbpj de alta afinidade incorporados. Os mesmos sites provavelmente são usados por dímeros EBF ou RBPJ em momentos diferentes. Os complexos EBNA2 / RBPJ podem ligar o DNA após a dissociação do dímero EBF, ou o monômero EBF pode cobind com complexos RBPJ / EBNA2. Esses sites são geralmente associados a marcadores de atividade transcricional. EBNA-LP é uma proteína coativadora recrutada pelo domínio ácido C-terminal de EBNA2 (19).

em células linfoblastóides em proliferação (LCLs) expressando EBNA2, Wang et al. (14) descobriram que o EBNA2 e o RBPJ se ligam predominantemente em locais não motorizados, com 72% dos locais EBNA2 dentro de 100 PB de um local RBPJ. No entanto, houve um número significativo de sites somente EBNA2 e apenas RBPJ. Além do RBPJ, os 500 bp em torno dos locais EBNA2 foram enriquecidos em EBF, ETS, RUNX, PU.1, e sites NF-kB (RELA). Isso se correlacionou fortemente com os dados reais de ocupação para esses fatores de transcrição. ETS e sites RUNX, mas não PU.1 e NF-kB sites, também foram observados em células T-LL nas proximidades de Notch / RBPJ sites. Análise de Cluster dos sítios EBNA2 com base em fatores associados classificados sítios EBNA2 / RBPJ em seis subgrupos com diferentes combinações de cofatores. Todos os grupos continham RBPJ em combinações com RELA-ETS, EBF-RUNX, EBF, ETS, sem outros fatores e RUNX. As marcas de cromatina (H3K4me1) e a ocupação p300 sugeriram diferentes atividades transcricionais entre esses grupos, sendo os RELA-ETS os mais ativos e os RUNX os menos ativos. Isso sugere que a presença ou ausência de cofatores transcricionais modula a atividade transcricional dos sítios EBNA2/RBPJ. Curiosamente, quando as marcas de cromatina associadas a sítios EBNA2 em LCLs foram comparadas com aquelas em linfócitos B em repouso não infectados (RBLs), houve notável sobreposição, com a mesma hierarquia de sítios que em LCLs. Isso sugere que o EBNA2 não altera fundamentalmente o programa transcricional dos RBLs, mas aproveita seu programa existente direcionando o RBPJ para locais de cromatina aberta que participam da determinação do destino das células B. O EBF, que se liga a um motivo de DNA que contém um local rbpj de alta afinidade incorporado, pode atuar como um fator” pioneiro”, abrindo locais de cromatina que são ocupados por complexos EBNA2/RBPJ. Como o EBF facilita a atividade EBNA2 / RBPJ permanece incerto. Os dímeros EBF e RBPJ provavelmente serão mutuamente exclusivos na ligação desses sites, mas um monômero EBF e RBPJ podem se ligar cooperativamente. Se esses complexos existem ainda precisa ser testado. Figo. 1B ilustra dois modelos possíveis para essas interações. Ao contrário do site ZNF143, os sites EBNA2/RBPJ/EBF foram frequentemente associados a marcadores de cromatina de atividade transcricional. Quanto ao Notch1 em células T-LL, os genes condicionalmente regulados por EBNA2 em LCLs pareciam depender em grande parte de múltiplas interações de cromatina de longo alcance com intensificadores com mais de 2 kb de locais iniciais transcricionais; 39% dessas interações eram inter-cromossômicas. O gene MYC é importante na transformação de células B e é um alvo Notch em T-LL. Zhao et al. (13) mostraram que os locais candidatos mais prováveis para a regulação MYC mediada por EBNA2/RBPJ são os locais EBNA2/RBPJ de -428 a -556 kb dos locais iniciais transcricionais do MYC. Esses sites tinham marcas registradas de intensificadores ativos, com sinais EBF, RELA, H3K4me1, H3K9ac, PolII e p300. Notavelmente, esses sites também estavam ativos no RBL, embora menos, sugerindo novamente que o EBNA2 “sequestra” um programa transcricional preexistente que usa RBPJ na determinação do destino das células B, e a diferença entre RBLs e LCLs é mais quantitativa (ou seja ,, força e/ou duração da atividade transcricional) do que qualitativa. Curiosamente, Notch1 e EBNA2 parecem ativar a transcrição MYC por meio de diferentes potenciadores putativos em células T-LL e LCL, respectivamente. Como Notch1( 15), O EBNA2 é capaz de auto-associação (16). Uma possibilidade intrigante é que as diferenças no uso do local entre os complexos NICD/RBPJ e EBNA2/RBPJ podem depender de interações físicas entre complexos transcricionais contendo Notch ou EBNA2 que medeiam o loop de cromatina.

“contexto-dependência” é um termo frequentemente usado para descrever condições celulares pouco compreendidas que modificam os efeitos moleculares e fenotípicos da sinalização Notch/RBPJ. Existem provavelmente muitas camadas de” contexto ” (por exemplo, atividade de outras vias, coexistência de mutações oncogênicas, expressão de microRNA). Estes dois estudos (13, 14) começam a dar um mecanicista significado para o contexto no cromatina nível, mostrando como Notch e EBNA2 pode dirigir RBPJ para decretar diferentes transcricional programas, dependendo de cooperação com outros fatores de transcrição e intra – e interchromosomal de longo alcance medicamentosas. O papel essencial das interações de cromatina de longo alcance se assemelha ao que foi observado para o receptor de estrogênio-α (17, 18) e é provavelmente um fenômeno geral na regulação transcricional.

notas de Rodapé

  • ↵1E-mail: lmiele{at}umc.edu.
  • contribuição do autor: L. M. escreveu o artigo.

  • o autor não declara conflito de interesses.

  • veja artigos complementares nas páginas 14902 e 14908.

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