Transkriptionsfaktor RBPJ / CSL: et genom-bredt kig på transkriptionsregulering

transkriptionsregulatoren RBPJ, ellers kendt som CSL (“CBF-1, Suppressor of Hairless, Lag-2,” efter dets pattedyr, Drosophila og Caenorhabditis elegans ortologer) er et stærkt konserveret DNA-bindende protein, der spiller en central rolle i beslutninger om celleskæbne i metasoa. RBPJ formidler kanonisk Notch signalering (1). I fravær af aktiv hak menes RBPJ primært at være en transkriptionel repressor, der findes i komplekser med corepressorer (2). Når det er bundet til det aktive intracellulære domæne af hak (NICD), rekrutterer RBPJ et coaktivatorkompleks, herunder en Mastermind homolog (MAML1-3 hos pattedyr) og driver et komplekst transkriptionsprogram med gennemgribende fænotypiske effekter. Dette program bruges under udvikling og voksen væv homeostase, og er ofte dysreguleret i kræft (3, 4). I det hæmatopoietiske system kontrollerer Notch/RBPJ blandt andet engagementet af fælles lymfoide forfædre til T-cellelinjen og udvidelsen af marginalområde B-celler (5). Afvigende aktivering af Notch–RBPJ-transkriptionsprogrammet i T-lineage-celler fører til T-lymfoblastisk leukæmi (T-LL) og er den hyppigste genetiske ændring, der findes i denne malignitet (6). Epstein-Barr virus (EBV) oncoprotein EBNA2, som er afgørende for den transformerende aktivitet af EBV, har i nogen tid været kendt for at efterligne NICD og aktivere RBPJ (7, 8). EBV-induceret udødeliggørelse er en vigtig årsag til B-celle maligniteter såsom Burkitt lymfom og nogle Hodgkin lymfomer samt lymfoproliferative lidelser hos immunsupprimerede patienter (9, 10). Strukturen af DNA-bundet RBPJ i kompleks med NICD og et fragment af MAML1 er blevet løst (11, 12). Mekanismen, hvorved RBPJ er i stand til at aktivere forskellige transkriptionsprogrammer i forskellige celler, forbliver imidlertid uklar. At forstå, hvordan RBPJ styrer genekspressionsprogrammerne for T-og B-celler, vil give os uvurderlig indsigt i fysiologisk bestemmelse af cellens skæbne og neoplastisk transformation. To rapporter i PNAS (13, 14) kaster lys over funktionerne af RBPJ på genomisk niveau.

begge grupper (13, 14), der samarbejdede meget i disse projekter, brugte genom-dækkende ChIP/dyb sekventering til at identificere genomiske steder, der binder RBPJ under forskellige betingelser og til at søge andre transkriptionsfaktorer, der binder samtidigt eller konkurrencedygtigt med RBPJ. Langtrækkende interaktioner mellem kromatinsteder blev identificeret ved anvendelse af kromatinkonformationsfangst efterfulgt af dyb sekventering.

i murine og humane T-ll-celler. (13) rapporterede, at RBPJ binder fortrinsvis til promotorsteder, men størstedelen af direkte Hakmålgener mangler promotorbundet Notch1 (dvs.NICD1) eller RBPJ. Transkriptionel regulering synes primært at skyldes langdistanceinteraktioner på enhancer-steder. Formodede forstærkersteder blev identificeret i nærheden af sådanne gener som MYC, DTKS1, IGF1R, IL7R og GIMAP-klyngen. Interessant nok bandt en betydelig del af genomiske steder kun RBPJ, selv i nærværelse af NICD1. Dette fund kunne have flere forklaringer: (i) RBPJ kan regulere transkription i hak-uafhængige mode; (ii) rbpj- ” kun ” steder binder muligvis ikke Notch1, men kan muligvis binde en anden af de fire paraloger fra Pattedyrshak; eller (iii) rbpj-kun steder identificeret i T-LL-celler, som overvejende er forbundet med undertrykkende kromatinmarkører, kunne være utilgængelige for Notch1 i disse celler på grund af tilstedeværelsen af andre konkurrerende proteiner (f.eks. stabile corepressor-komplekser), men kan være tilgængelige for Notch1 i andre celletyper. Transkriptionsfaktorbindende motiver beriget inden for 250 bp af Notch1-steder inkluderet NNF143 (som indeholder et indlejret RBPJ-sted med høj affinitet) såvel som ETS-og RUNKSSTEDER. For RBPJ-steder blev CREB -, ETS-og RUNKSMOTIVER stærkt beriget inden for 250 bp af bekræftede steder. CREB / RBPJ-steder indeholdt rbpj-motiver med lavere affinitet, men havde et stærkere rbpj-signal. Samlet set antyder disse observationer, at ETS og runksfamiliefaktorer samarbejder med hak/RBPJ i T-LL-celler, i overensstemmelse med deres kendte roller i T-celleudvikling og Haksignalering. Rbpj-binding til steder med lav affinitet kan moduleres af CREB-tilgængelighed. Et unikt fund er den rolle, som fingerprotein NNF143 spiller i Notch / RBPJ-signalering. NNF143 blev fundet med Notch1 og RBPJ på en betydelig brøkdel af steder. In vitro var DNA-binding af NNF143 og RBPJ gensidigt udelukkende. Dette antyder en model, hvor DNA-bundet NNF143 styrer tilgængeligheden af rbpj-steder til hak/RBPJ-komplekser. 143 steder var forbundet med en prævalens af undertrykkende kromatinmærker, ligesom rbpj-kun steder. Fig. 1A skitserer skematisk en mulig model for disse interaktioner. Et åbent spørgsmål er den mulige rolle af hak transkriptionel kompleks dimerisering i langtrækkende interaktioner, der styrer transkription. Haktranskriptionel kompleks dimerisering via Notch1 er blevet observeret på promotorniveauet (15) og kan tænkes at forekomme over lange DNA-afstande gennem kromatinsløjfe.

Fig. 1.

(- en) arbejder model af NNF143-Notch/RBPJ krydstale. NNF143 optager DNA-steder, der overlapper med rbpj-elementer. Når SNF143 er bundet, er RBPJ ikke. Når NNF143 dissocierer, kan steder optages af rbpj-kun komplekser, som kan indeholde corepressorer SMRT og SKIP, der kræves til rbpj-målretning mod kernen (2). Både nnf143 og rbpj-kun belægning er overvejende forbundet med transkriptionel undertrykkelse. I nærvær af aktiv hak dannes hak/RBPJ/MAML-komplekser. Disse rekrutterer p300 og andre coactivatorer og er overvejende forbundet med transkriptionel aktivering. (B) arbejdsmodel for EBF-EBNA2/RBPJ krydstale. EBF-konsensusbindingssteder indeholder indlejrede RBPJ-steder med høj affinitet. De samme steder bruges sandsynligvis af EBF-dimerer eller RBPJ på forskellige tidspunkter. EBNA2/RBPJ-komplekser kan binde DNA efter EBF-dimer-dissociation, eller EBF-monomer kunne koble med RBPJ / EBNA2-komplekser. Disse steder er generelt forbundet med markører for transkriptionel aktivitet. EBNA-LP er et coaktivatorprotein rekrutteret af det C-terminale sure domæne af EBNA2 (19).

i prolifererende lymfoblastoide celler (Lcl ‘ er), der udtrykker EBNA2, Vang et al. (14) fandt, at EBNA2 og RBPJ binder overvejende på nonpromoter sites, med 72% af EBNA2 sites inden for 100 bp af en RBPJ site. Der var dog et betydeligt antal EBNA2 – only og RBPJ-only sites. Udover RBPJ blev de 500 bp omkring EBNA2-steder beriget med EBF, ETS, RUNKS, PU.1, og NF-kB (RELA) sites. Dette korrelerede stærkt med faktiske belægningsdata for disse transkriptionsfaktorer. Men ikke PU.1 og NF-kB-steder blev også observeret i T-ll-celler i nærheden af Notch/RBPJ-steder. Klyngeanalyse af EBNA2-lokaliteterne baseret på tilknyttede faktorer klassificerede EBNA2/RBPJ-lokaliteter i seks undergrupper med forskellige kombinationer af cofaktorer. Alle grupper indeholdt RBPJ i kombinationer med RELA-ETS, EBF, ETS, ingen andre faktorer og rks. Kromatinmærker (H3K4me1) og P300-belægning foreslog forskellig transkriptionsaktivitet blandt disse grupper, hvor RELA-ETS var den mest aktive og RUNKS den mindst aktive. Dette antyder, at tilstedeværelsen eller fraværet af transkriptionelle cofaktorer modulerer transkriptionsaktiviteten af EBNA2/RBPJ-steder. Interessant nok, når kromatinmærker forbundet med EBNA2-steder i Lcl ‘er blev sammenlignet med dem i uinficerede hvilende B-lymfocytter (RBLs), var der bemærkelsesværdig overlapning med det samme hierarki af steder som i Lcl’ er. Dette antyder, at EBNA2 ikke fundamentalt ændrer transkriptionsprogrammet for RBLs, men drager fordel af deres eksisterende program ved at målrette RBPJ til steder med åben kromatin, der deltager i bestemmelse af B-celle skæbne. EBF, der binder til et DNA-motiv, der indeholder et indlejret RBPJ-sted med høj affinitet, kan fungere som en “pioner” – faktor, der åbner kromatinsteder, der er optaget af EBNA2/RBPJ-komplekser. Hvordan EBF Letter EBNA2 / RBPJ-aktivitet forbliver uklar. EBF-dimerer og RBPJ udelukker sandsynligvis hinanden ved binding af disse steder, men en EBF-monomer og RBPJ kunne binde samarbejdsvilligt. Hvorvidt sådanne komplekser eksisterer, skal stadig testes. Fig. 1B illustrerer to mulige modeller for disse interaktioner. I modsætning til NNF143-stedet var EBNA2/RBPJ/EBF-steder ofte forbundet med kromatinmarkører for transkriptionel aktivitet. Hvad angår Notch1 i T-LL-celler, gener betinget opreguleret af EBNA2 i Lcl ‘ er syntes stort set at afhænge af flere langtrækkende kromatininteraktioner med forstærkere mere end 2 kb fra transkriptionelle startsteder; 39% af disse interaktioner var interchromosomale. MYC genet er vigtigt I B-celle transformation og er et hak mål i T-LL. Et al. (13) viste, at de mest sandsynlige kandidatsteder for EBNA2/RBPJ-medieret MYC-regulering er EBNA2/RBPJ-steder ved -428 til -556 kb af MYC-transkriptionsstartstederne. Disse steder havde kendetegn for aktive forstærkere med EBF -, RELA -, H3K4me1 -, H3K9ac -, PolII-og p300-signaler. Bemærkelsesværdigt var disse steder også aktive i RBL, skønt mindre, hvilket igen antydede, at EBNA2 “kaprer” et allerede eksisterende transkriptionsprogram, der bruger RBPJ i bestemmelse af B-celle skæbne, og forskellen mellem RBLs og LCLs er mere kvantitativ (dvs. styrke og / eller varighed af transkriptionel aktivitet) end kvalitativ. Interessant nok ser Notch1 og EBNA2 ud til at aktivere MYC-transkription gennem forskellige formodede forstærkere i henholdsvis t-LL og LCL-celler. Ligesom Notch1 (15) er EBNA2 i stand til selvforening (16). En spændende mulighed er, at forskelle i brug på stedet mellem NICD/RBPJ og EBNA2/RBPJ – komplekser kan afhænge af fysiske interaktioner mellem hak-eller EBNA2-holdige transkriptionskomplekser, der medierer kromatinlooping.

“Kontekstafhængighed” er et udtryk, der ofte bruges til at beskrive dårligt forståede cellulære tilstande, der modificerer de molekylære og fænotypiske virkninger af Notch/RBPJ-signalering. Der er sandsynligvis mange lag af “kontekst” (f.eks. aktivitet af andre veje, sameksistens af onkogene mutationer, mikroRNA-ekspression). Disse to undersøgelser (13, 14) begynder at give en mekanistisk betydning til kontekst på kromatinniveau, der viser, hvordan Notch og EBNA2 kan få RBPJ til at vedtage forskellige transkriptionsprogrammer afhængigt af samarbejde med andre transkriptionsfaktorer og intra – og interkromosomale langdistanceinteraktioner. Den væsentlige rolle, som langtrækkende kromatininteraktioner ligner, hvad der er blevet observeret for østrogenreceptoren-kur (17, 18) og er sandsynligvis et generelt fænomen i transkriptionel regulering.

fodnoter

  • ↵1E-mail: lmiele{at}umc.edu.
  • forfatter bidrag: L. M. skrev papiret.

  • forfatteren erklærer ingen interessekonflikt.

  • se ledsagende artikler på side 14902 og 14908.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.