第九卷 第八期 - 2009年七月十七日
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在上皮癌A431細胞中phorbol ester誘導c-Jun/Sp1交互結合會受到去磷酸酶PP2B調控c-Jun C端去磷酸化的影響
陳炳焜1,*、黃祺真1,*、張偉嶠1、陳韻如1、Ushio Kikkawa2, Ken-ichi Nakahama3, Ikuo Morita3, 張文昌1,‡

1國立成功大學醫學院藥理所及基因調控訊息傳遞中心
2日本神戶大學生物訊息研究中心
3日本東京醫學齒科大學細胞生理化學所
wcchang@mail.ncku.edu.tw

Molecular Biology of the Cell, 2007, 18, 1118-1127

 
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致癌基因c-Jun是AP-1的一員,此轉錄因子它的細胞生理功能包括調控細胞生長、增生、轉型及細胞凋亡(Shaulian & Karin, 2002)。 例如在腫瘤生成過程中,Ha-Ras所誘導的細胞轉型及惡化是須要c-Jun的轉錄活性(Smeal et al., 1991)。除此之外,c-Jun也參與在血管新生及腫瘤細胞的轉移及入侵(Jochum et al., 2001),因此,在一般的人類癌症中都可以發現不論是c-Jun的表現量或是它的轉錄活性都是增加的(Eferl & Wagner, 2003)。既然c-Jun對腫瘤生成扮演重要的角色,瞭解調控c-Jun活化的機轉是一個重要的議題。由文獻報告,已知細胞外訊息調控酵素(ERK)及c-Jun N端酵素(JNK)會將c-Jun N端Ser-63, Ser-73, Thr-91及Thr-93位置磷酸化而活化其轉錄活性(Smeal et al., 1991; Adler et al., 1992; Treisman, 1996), 相對於N端磷酸化促使c-Jun活化,若是靠近c-Jun C端DNA結合的區域三個磷酸點被磷酸化,就會抑制c-Jun與DNA結合的能力(Hunter and Karin, 1992)。除此, c-Jun會透過C端與其它轉錄因子結合,例如Sp1, ATF, Smad, NFAT, Ets及STAT而去調控很多基因的表現(Chinenov and Kerppola, 2001)。縱使調控c-Jun的機轉已經相當的瞭解,但是對於如何調控c-Jun C端的去磷酸化與轉錄因子例如Sp1之間的結合尚未被釐清。

為了去釐清調控c-Jun/Sp1交互結合的機轉,進而去影響對基因的表現,於是我們專注於發掘到底是何種去磷酸酶,會去負責將c-Jun C端去磷酸化而促進蛋白質間的結合。由實驗結果發現,PP2B對於PMA誘導的十二脂氧酵素轉錄活化及促進c-Jun/Sp1的結合扮演重要的功能。此外,我們也發現PP2B siRNA雖然會抑制c-Jun/Sp1的結合,但是對PMA誘導的c-Jun生合成及c-Jun在細胞核中的分佈並無影響。雖然已經有類似的報告指出PP2B可藉由造成下游目標物,例如細胞質中的NFATc的去磷酸化而去調控其轉錄活性及在細胞核中的分佈(Shibasaki et al., 1996; Rao et al., 1997),但是我們的結果卻顯示出PP2B參與PMA活化基因的表現,並不是透過調控c-Jun或是Sp1在細胞核中的分佈,而是透過促進c-Jun與Sp1的結合。很重要的,我們也發現在PMA處理細胞下,PP2B不僅會促進c-Jun的Ser-243位置去磷酸化,並且也會與c-Jun結合,進一步使PP2B/c-Jun/Sp1這個複合體能夠與啟動區(promoter)連結。這些發現顯示出c-Jun C端的去磷酸化對c-Jun/Sp1的結合是需要的,並且闡釋PP2B對PMA誘導基因表現中對調控c-Jun/Sp1結合扮演相當重要的角色。

在這個研究裡,我們首先提出了一些重要的發現。首先,有很大一群的轉錄因子包括bZIP, NFAT, Ets, Smad以及bHLH成員皆可以透過與c-Jun C端的結合,於是這些因子就能進一步結合到具有AP1調控的區域去活化或抑制基因轉錄(Chinenov and Kerppola, 2001)。然而這些轉錄因子與c-Jun之間的結合機制並不清楚。在我們的研究中我們發現c-Jun的Ser-243去磷酸化對其與Sp1的結合是必須的,因此,這些結果闡釋PP2B所調控的c-Jun C端去磷酸化,可能同樣對於c-Jun與其它共同活化因子之間的結合是重要的。第二,可被PP2B作用的受質是相當的少,其中有轉錄因子NFAT(Luo et al., 1996a), Elk-1 (Tian and Karin, 1999)及熱休克蛋白hsp25 (Gaestel, 1992)。而我們進一步發現另一個新的PP2B受質c-Jun,這些結果顯示PP2B可能會藉由調控c-Jun與共同作用因子的結合而參與腫瘤生成中。最後,雖然文獻已有報告指出若是c-Jun的Ser-243產生突變,Fbw7此ubiquitin接合酵素複合體就無法將其分解(Wei et al., 2005),但是直到我們此研究結果發現之前,對於何種去磷酸酶才會造成c-Jun的Ser-243去磷酸化而使其蛋白質穩定的機制並不清楚。因此,我們的發現不僅說明了PP2B調控的c-Jun C端去磷酸化可以促進c-Jun/Sp1的結合,並且對於維持c-Jun蛋白的穩定也很重要。

如圖一所示,我們發現PP2B會促使c-Jun C端的去磷酸化並且造成c-Jun/Sp1結合而去調控基因表現。另外,我們的發現所提供的證據強力的指出PP2B除了透過調控c-Jun/Sp1去促使十二脂氧酵素表現以外,並且透過此模式同樣的去促使其它的基因表現,例如p21WAF1/CIP1。事實上,我們的確也發現了PP2B也會去調控表皮生長因子誘導角質素16基因的表現以及PMA誘導細胞質磷脂水解酵素的表現。有愈來愈多的基因,例如十二脂氧酵素、角質素16、細胞質磷脂水解酵素、神經尼古丁乙醯膽鹼受體、p21WAF1/CIP1, vimentin及lamin A/C都是會受到c-Jun/Sp1複合體所調控(Kardassis et al., 1999; Chen and Chang, 2000; Blaine et al., 2001; Melnikova and Gardner, 2001; Wang and Chang, 2003; Wu et al., 2003; Okumura et al., 2004),既然已知c-Jun/Sp1複合體所調控的基因對細胞生理功能很重要,因此進一步釐清c-Jun/Sp1結合的機制,也就能夠提供讓我們瞭解這些基因是如何受到調控的一個很重要的線索及依據。
圖一. PP2B將c-Jun C 端去磷酸化而加強c-Jun/Sp1的結合及促進基因表現

參考文獻
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