美国国家科学院院刊。2012年7月24日;109(30): 12058–12063.
Sin3a阻遏物复合体是STAT转录活性的主调节器
,a、,b条 ,a、,b条 ,a、,b条 ,a、,b条 ,a、,b条 ,c、,d日 ,e(电子) ,c、,d日 ,e(电子) ,e(电子) ,a、,b条 ,(f)和a、,b、,1
劳拉·伊卡迪
一医学蛋白质研究部
b条医学与健康科学学院生物化学系,
拉斐尔·莫里
一医学蛋白质研究部
b条医学与健康科学学院生物化学系,
维奥拉·盖塞尔琴
一医学蛋白质研究部
b条医学与健康科学学院生物化学系,
斯文·埃克曼
一医学蛋白质研究部
b条医学与健康科学学院生物化学系,
洛德·德·考沃
一医学蛋白质研究部
b条医学与健康科学学院生物化学系,
朱迪思·维赫斯特
c(c)比利时根特9000 Vlaams Instituut voor Biotechnologie分子生物医学研究部;
d日科学院生物医学分子生物学系
科恩·韦考特伦
e(电子)根特大学和根特医院疫苗学中心,比利时根特9000;和
Xavier Saelens公司
c(c)比利时根特9000 Vlaams Instituut voor Biotechnologie分子生物医学研究部;
d日科学院生物医学分子生物学系
菲利普·穆勒曼
e(电子)根特大学和根特医院疫苗学中心,比利时根特9000;和
Geert Leroux-Roels公司
e(电子)根特大学疫苗学中心和根特大学医院,比利时根特9000号;和
卡罗琳·德博舍尔
一医学蛋白质研究部
b条医学与健康科学学院生物化学系,
迈克尔·布特罗斯
(f)德国癌症研究中心信号和功能基因组学部,海德堡大学细胞和分子生物学系,德国海德堡D-69120
Jan Tavernier公司
一医学蛋白质研究部
b条医学与健康科学学院生物化学系,
一医学蛋白质研究部
c(c)比利时根特9000 Vlaams Instituut voor Biotechnologie分子生物医学研究部;
b条医学与健康科学学院生物化学系,
d日科学院生物医学分子生物学系
e(电子)根特大学疫苗学中心和根特大学医院,比利时根特9000号;和
(f)德国癌症研究中心(DKFZ)信号与功能基因组学部,德国海德堡大学细胞与分子生物学系,D-69120海德堡
佛罗里达州疫苗和基因治疗研究所John Hiscott编辑,编辑委员会于2012年6月13日接受(2012年4月17日收到审查)
作者贡献:L.I.、V.G.、S.E.、X.S.、P.M.、G.L.-R.、K.D.B.、M.B.和J.T.设计的研究;L.I.、R.M.、V.G.、L.D.C.、J.V.、K.V.和K.D.B.进行了研究;M.B.提供了新的试剂/分析工具;L.I.、R.M.、V.G.、S.E.、J.V.、K.V.、K-D.B.和J.T.分析数据;L.I.写了这篇论文。
- 补充资料
支持信息
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摘要
酪氨酸磷酸化是STAT蛋白活化的标志,但其转录活性也取决于其他二次修饰。I型干扰素可以激活ISGF3(STAT1:STAT2:IRF9)复合物和STAT3,但具有细胞特异性,只能选择性触发ISGF3转录程序。在全基因组RNAi筛选后,我们确定SIN3转录调节器同源物a(Sin3a)是STAT3靶向转录抑制的重要介体。Sin3a直接与STAT3相互作用并促进其脱乙酰化。新加坡3A沉默导致活化STAT3的核滞留时间延长,并增加其向SOCS3系列启动子,伴随组蛋白高乙酰化和增强STAT3依赖性转录。相反,Sin3a是ISGF3依赖性基因转录和有效IFN介导的抗病毒保护抵抗甲型流感和丙型肝炎病毒所必需的。因此,Sin3a复合体作为一个上下文相关的ISGF3/STAT3转录开关。
STAT3最初被鉴定为肝细胞中IL-6激活的转录因子(1–4)后来有报道称被许多其他刺激物激活,包括细胞因子[如白血病抑制因子(LIF)、IL-10、IFNs]、生长因子(如EGF)和激素(如胰岛素)。活化的STAT3刺激参与细胞周期进展和抗凋亡程序的几个基因的转录(5). 因此,由于STAT3能够转化正常成纤维细胞并在裸鼠体内引发肿瘤,因此它被归类为癌基因(6). STAT3转录活性的调控强烈依赖于其翻译后修饰状态。到目前为止,对标志性酪氨酸和丝氨酸残基磷酸化的功能作用的理解最好(7)在大多数情况下与功能性和转录活性STAT3相关。除了磷酸化外,STAT3活性还受到其他几个翻译后修饰的严格调控,包括赖氨酸甲基化(8,9)和乙酰化(10–12). 尽管STAT3甲基化负调节其活性,但赖氨酸乙酰化通常与STAT3活性的正调节相关,尽管其确切影响取决于乙酰化残基。组蛋白脱乙酰化酶(HDAC)1、HDAC2和HDAC3可有效地还原STAT3乙酰化,这些酶与STAT3相关并有助于其负调控(10).
I型干扰素通过激活ISGF3(STAT1:STAT2:IRF9)转录复合物诱导抗病毒和抗增殖反应(13). IFN刺激也会导致STAT3磷酸化(14)值得注意的是,考虑到ISGF3和STAT3在调节细胞生存和增殖方面的相反作用。我们之前已经证明,以细胞特异性的方式,IFN刺激可以诱导STAT3磷酸化和DNA结合,而不会触发转录(15). HDAC1/2负责这种转录抑制,因为干扰其表达或活性可以恢复STAT3靶基因的转录(15). 另一方面,HDAC活性是ISGF3应答基因转录激活和IFN诱导的抗病毒免疫所必需的(16–18).
在这里,我们报道了SIN3转录调节器同源物A(Sin3a)复合体通过改变其乙酰化状态来抑制STAT3活性。相反,Sin3a是IFN刺激基因(ISG)转录和有效抗病毒反应所必需的。我们的结果揭示了Sin3a复合体在转录水平平衡STAT功能中的关键作用。
结果
全基因组RNAi筛选确定Sin3a复合物是STAT3转录活性的抑制子。
虽然I型干扰素治疗刺激STAT3酪氨酸磷酸化及其与STAT3应答启动子的结合,但在某些细胞类型中,典型STAT3响应基因的后续转录受损(15). 因此,IFN-α2刺激Hek293T细胞未能激活STAT3反应性大鼠胰腺相关蛋白1(rPAP1)荧光素酶报告子的转录(,上部图表)。相反,LIF刺激强烈地激活了记者。因为这两种细胞因子都支持STAT3磷酸化(,下部blot),不同的调节机制必须解释受损的STAT3活性。我们进行了全基因组RNAi筛选,目的是识别假定的STAT3阻遏物(). 在这种情况下,候选阻遏物的沉默将释放STAT3转录刹车并诱导rPAP1荧光素酶激活。与每个siRNA相对应的标准化报告激活用z-评分(单元格HTS2)(19). 令人惊讶的是,在最高候选镇压者中(数据集S1),我们确定了Sin3a转录抑制复合物的四个成分:SAP130系列(z-分数:9.5),SUDS3号机组(z-得分:6.3),SFPQ公司(z-分数:5.2),以及TGIF2型(z-得分:4.25)().新加坡3A沉默本身也增强了记者的活跃度。基于独立报告人的实验证实,Sin3a复合物参与抑制IFN-α2激活的STAT3(图S1). 值得注意的是,在筛选中鉴定的Sin3a复合物组分的沉默也导致LIF诱导的rPAP1萤光素酶报告基因激活的显著增加()以及内源性STAT3应答的转录SOCS3系列LIF诱导的Hek293T和MCF7细胞以及IL-6刺激的HepG2细胞中的基因(). 这些结果揭示了Sin3a复合体作为STAT3转录活性的负调控因子的独特作用,而与激活刺激无关。
全基因组RNAi筛选确定Sin3a复合体是STAT3转录活性的负调控因子。(A类)用rPAP1-荧光素酶报告子瞬时转染Hek293T细胞。24小时后,使细胞不受刺激(NS)或用LIF或IFN-α2刺激24小时用于荧光素酶测定,或30分钟用于磷酸-STAT3检测。荧光素酶读数表示为刺激值和非刺激值之间的比率***P(P)< 0.001;t吨测试。用抗磷酸STAT3(Tyr705)和抗STAT3抗体对总细胞提取物进行印迹。(B类)全基因组RNAi筛选策略。使用稳定表达rPAP1荧光素酶报告子的Hek293细胞。靶向潜在STAT3阻遏物的siRNAs将释放STAT3转录刹车并激活rPAP1-荧光素酶报告子(井为黄色),但在含有无关siRNAs(井为灰色)的井中,STAT3活性将受损。白色的井用于内部控制。详细的筛选程序在SI材料和方法. (C类)大多数siRNA表型表现为正态分布数据(线)。偏离正态分布的尾部代表具有显著表型的siRNA(阻遏候选基因)。屏幕中标识的Sin3a复杂组件高亮显示。(D类)24小时后,用指示的siRNA和rPAP1-荧光素酶报告子瞬时转染Hek293T细胞。雷尼利亚以荧光素酶siRNA为对照。48小时后,不刺激或用LIF刺激细胞。荧光素酶读数表示为与对照NS条件的比值***P(P)< 0.001; 采用Bonferroni检验的单向方差分析。(E类)Hek293T、MCF7和HepG2细胞转染对照(雷尼利亚荧光素酶)或新加坡3A小干扰RNA。72小时后,在不含FCS的情况下培养细胞4小时,然后用LIF或IL-6非刺激或刺激1小时。图中显示了相对于NS样品的mRNA水平***P(P)< 0.001; 采用Bonferroni检验的单向方差分析。结果代表了三个独立的实验。误差条表示SD为三倍
Sin3a直接与STAT3相互作用并促进其去乙酰化。
Sin3a与几种转录因子结合,促进其脱乙酰化并调节其活性(20). 因此,我们询问Sin3a对STAT3活性的调节是否涉及刺激依赖性的物理相互作用。Hek293T细胞的协同免疫沉淀分析表明内源性STAT3与内源性Sin3a以刺激依赖的方式相互作用(). 为了确定参与Sin3a结合的STAT3的功能域,生成Etag-STAT3缺失突变体,并在Hek293T和GFP-Sin3a中过度表达。只有含有与GFP-Sin3a共沉淀的STAT3 DNA-结合域(DBD)的结构体,揭示了STAT3-DBD对这种相互作用的重要性(). 为了验证Sin3a是否与STAT3直接相互作用,进行了GST下拉分析。体外产生的Flag-Sin3a与含有DBD的STAT3的GST标记的C末端部分(氨基酸131-770)直接相互作用(),与之前的实验一致。接下来,我们询问Sin3a是否修改了STAT3的翻译后轮廓。由于翻译后修饰改变了蛋白质等电点(pI),我们比较了STAT3亚型在转染对照组或转染后的细胞中的pI分布新加坡3A-特定siRNA,使用NanoPro技术(21,22).新加坡3A沉默导致STAT3亚型的pI明显向酸性值转移,表明STAT3乙酰化增加(图S2A类). 为了证实这一假设,我们观察到LIF刺激下的STAT3显著超乙酰化新加坡3A-沉默细胞,但磷酸化状态没有显著改变(). 先前有报道称,HDAC与乙酰化STAT3结合并负调控(10,23)因此,我们询问是否可以通过STAT3乙酰化来调节Sin3a-STAT3相互作用。我们发现,与STAT3 WT或其他STAT3变体相比,Sin3a与乙酰基修饰的STAT3K49/87Q突变体的相互作用更强()表明Sin3a优先与N-末端乙酰化的STAT3结合。进一步分析单个N-末端赖氨酸STAT3突变体,确定K87乙酰化是STAT3-Sin3a相互作用的主要调节因子(图S2B类).
Sin3a与STAT3相互作用并修改其乙酰化模式。(A类)Hek293T细胞在没有FCS的情况下培养4 h,然后用LIF刺激指定的时间点。制备核裂解物,免疫沉淀内源性Sin3a,并显示与抗STAT3抗体共沉淀的内源性STAT3。使用抗Sin3a抗体显示沉淀的Sin3a。(B类)Etag-STAT3截断突变体的示意图。DBD,DNA结合域;SH2,Src同源性2;TAD,事务激活域。用编码GFP-Sin3a和Etag-STAT3截短突变体的质粒转染Hek293T细胞。Sin3a被免疫沉淀,Etag-STAT3突变体与抗Etag抗体共沉淀。以总裂解物作为负荷控制。星星表示特定的波段。(C类)大肠杆菌用编码GST-STAT3 N端(1-130)、C端(131-770)、GST-MAD1(阳性对照)或GST单独(阴性对照)的质粒转化BL21DE3细胞。细胞裂解物与体外转录和翻译的Flag-Sin3a蛋白孵育。用谷胱甘肽-甘露糖珠沉淀复合物,并用抗标记抗体显示。GST转化的细菌裂解物用抗GST抗体进行印迹,以控制蛋白质的产生和溶解度。星星表示特定的波段。(D类)Hek293T细胞转染对照组(雷尼利亚荧光素酶)或新加坡3AsiRNA。72小时后,在没有FCS的情况下培养细胞4小时,然后用LIF刺激30分钟。制备核提取物并免疫沉淀乙酰化赖氨酸。STAT3与抗STAT3抗体共沉淀。使用特定抗体检测核裂解物中的内源性Sin3a和STAT3水平。(E类)Hek293T细胞转染编码GFP-Sin3a和Etag-STAT3 WT、乙酰化修饰(K49/87Q和K685Q)或乙酰基缺失(K49/77R和K685 R)突变体的质粒。Sin3a被免疫沉淀,共沉淀的Etag-STAT3突变体被发现带有抗Etag抗体。将总裂解物作为负载对照进行印迹。结果代表了三个独立的实验。
Sin3a复合物调节一组STAT3应答基因。
Sin3a是一种保守的多功能阻遏蛋白复合物,调节基因转录(20). 为了进一步了解受Sin3a复合体调控的STAT3应答基因,我们对用对照siRNA或新加坡3A小干扰RNA。击倒新加坡3A在样品制备过程中证实了LIF诱导的STAT3磷酸化(图S3). 如所示,14个LIF应答基因在几乎没有Sin3a的情况下上调。结果得到了独立定量RT-PCR实验的证实,突显出Sin3a复合体负调控STAT3应答基因子集的转录。三个具有代表性的Sin3a调节LIF诱导基因的表达谱(SOCS3系列,FGG公司、和AGT公司)如所示值得注意的是,早期和晚期基因都受到Sin3a的调控。剩余LIF诱导的Sin3a调节基因的表达谱总结如下.
Sin3a复合物负调控STAT3依赖基因子集的转录。(A类)显示用对照siRNA转染细胞中LIF诱导基因数量的文氏图(雷尼利亚荧光素酶,黄色),带新加坡3AsiRNA(蓝色),或在两种条件下(绿色)。作为截止点,一根圆木2-比值>1(上调两倍以上)用于分析基因表达谱。(B类)对照组转染MCF7细胞(雷尼利亚荧光素酶)或新加坡3A小干扰RNA。72小时后,不刺激或用LIF刺激细胞。图表表示与NS样本相关的mRNA水平。结果代表了三个独立的实验。误差条表示SD为三倍***P(P)< 0.001; 采用Bonferroni检验的单向方差分析。
表1。
基因表达分析确定了几个Sin3a表达的STAT3依赖基因
| | RL小核糖核酸
| SIN3A siRNA
|
| | 1小时LIF
| 24小时LIF
| 1小时LIF
| 24小时LIF
|
基因符号 | 基因ID | 褶皱诱导 | 标准偏差+ | SD负极 | 褶皱诱导 | 标准偏差+ | SD负极 | 折叠诱导 | 标准偏差+ | SD负极 | 褶皱诱导 | 标准偏差+ | SD负极 |
SOCS3系列 | 9021 | 38.19 | 0.5 | 0.5 | 7.14 | 1.4 | 1.2 | 70.77** | 11.7 | 10 | 6.99 | 0.8 | 0.7 |
FGG公司 | 2266 | 8.03 | 0.4 | 0.4 | 11.35 | 0.4 | 0.4 | 12.95 | 1.8 | 1.6 | 155.42*** | 14.7 | 13.4 |
AGT公司 | 183 | 1.01 | 0.7 | 0.4 | 1.74 | 0.4 | 0.3 | 2.90 | 0.3 | 0.3 | 13.69*** | 1.9 | 1.7 |
GADD45G公司 | 10912 | 2.56 | 0.2 | 0.2 | 1.12 | 0.8 | 0.5 | 12.25*** | 1.7 | 1.5 | 7.19*** | 0.6 | 0.5 |
CEBPD公司 | 1052 | 3.59 | 0.2 | 0.2 | 2.12 | 0.1 | 0.1 | 5.92** | 0.4 | 0.4 | 3.33 | 0.8 | 0.6 |
吉隆坡10 | 7071 | 6.21 | 1.3 | 1.1 | 1.61 | 0.4 | 0.3 | 6.34 | 1.3 | 1.1 | 4.04 | 0.3 | 0.3 |
CD14号机组 | 929 | 1.95 | 0.2 | 0.1 | 0.64 | 0 | 0 | 8.28*** | 0.2 | 0.6 | 3.26*** | 0.7 | 0.6 |
SOX9型 | 6662 | 2.36 | 0.2 | 0.1 | 1.13 | 0.1 | 0.1 | 5.50*** | 0.5 | 0.5 | 4.79*** | 0.4 | 0.3 |
RND1(参考号1) | 27289 | 2.75 | 0.7 | 0.6 | 0.82 | 0.1 | 0.1 | 5.13** | 0.5 | 0.5 | 0.96 | 0.1 | 0.1 |
STAT3(状态3) | 6774 | 0.76 | 0 | 0 | 2.38 | 0 | 0 | 1.50*** | 0 | 0 | 5.12*** | 0.3 | 03 |
ZFP36型 | 7538 | 8.06 | 0.3 | 0.3 | 1.56 | 0.1 | 0.1 | 8.37 | 0.7 | 0.6 | 3.283* | 0.9 | 0.7 |
Sin3a复合物调节STAT3核质分布及其在细胞内的募集SOCS3系列发起人。
STAT3的活性取决于其核转位和DNA结合。有趣的是,我们发现LIF诱导的STAT3在转染新加坡3A-靶向小干扰RNA(). 因此,我们研究了Sin3a是否会影响STAT3与应答启动子的结合。这个SOCS3系列启动子被用作STAT3反应区的代表性模型,因为其转录在新加坡3A击倒细胞(). 在用对照或新加坡3AshRNAmir公司(图S4). 我们发现LIF治疗诱导Sin3a在SOCS3系列发起人(),尽管在缺乏刺激的情况下已经存在基本量的Sin3a。LIF诱导的STAT3招募在新加坡3A击倒(). LIF刺激后,未诱导状态启动子中磷酸化RNA-pol II的基础水平增加()并在新加坡3A沉默。最后,我们观察到组蛋白3 K27(H3K27)乙酰化在新加坡3A-沉默细胞()表明染色质状态更易接近。总之,我们发现Sin3a复合物调节SOCS3系列转录,调节其启动子反应区STAT3和磷酸-酚II的募集,并影响相关组蛋白的乙酰化。Sin3a复合物组分的沉默导致STAT3和磷酸化-RNA pol II的启动子募集增强,组蛋白乙酰化过度,以及伴随的转录增强。
Sin3a复合物负性调节STAT3核的分布并与SOCS3系列基因启动子。(A类)Hek293T细胞转染对照组(雷尼利亚荧光素酶)或新加坡3A小干扰RNA。72小时后,在无FCS的情况下培养细胞4小时,然后用LIF刺激指定时间。细胞固定并染色,通过共聚焦分析评估STAT3和Sin3a的定位。显示了代表性细胞场的免疫荧光。(放大倍数:63×。)(B–E类)Hek293T细胞被稳定地转染有打乱或新加坡3A-针对shRNAmir。转染和沉默效率报告于图S3转染细胞在无FCS的情况下培养4 h,然后用LIF刺激指定的时间点。进行ChIP分析以检查Sin3a的占用情况(B类),状态3(C类),磷酸二(D类)组蛋白3(H3)K27乙酰化的乙酰化状态(E类)在上SOCS3系列发起人。通过定量PCR对免疫沉淀的DNA进行定量。图表表示相对于NS样本的占用水平(折叠导入)。结果代表了三个独立的实验。错误栏指示重复的SD。
Sin3a对于几个ISG的转录和I型干扰素诱导的对甲型流感和丙型肝炎病毒的最大耐药性是必要的。
虽然HDAC1和HDAC2负调节STAT3信号(10,12,24),它们的活性是IFN触发的ISG转录和抗病毒反应所必需的(16–18). 由于Sin3a复合物的活性取决于其与HDAC1/2的关联,我们询问是否新加坡3A沉默会影响参与抗病毒防御的ISG的转录。有趣的是,一些ISG的基础转录被发现被下调新加坡3A基因芯片实验中的沉默(). 因此,我们询问是否新加坡3A沉默也会影响IFN诱导的ISG转录。总结如下,所有测试ISG的表达在新加坡3A-沉默的细胞。使用不同且不重叠的新加坡3A-特异性siRNA(图S5A类). 值得注意的是,新加坡3A沉默所有三种干扰素诱导的跨膜(IFITM)蛋白的严重受损转录(). IFITM蛋白在抗病毒防御甲型流感病毒和丙型肝炎病毒(HCV)感染中发挥关键作用(25,26). 验证Sin3a是否参与干扰素触发的抗病毒耐药性、控制或新加坡3A-在甲型流感病毒(A/PR8/34,H1N1亚型)感染前,沉默的Hek293T细胞暴露于IFN-α2。表明IFN-α2治疗能有效降低转染对照siRNA的细胞的感染率(−37.7%),但在新加坡3A-沉默细胞(-10.8%)。新加坡3A沉默也增加了未经治疗和IFN-α2治疗的MCF7细胞的感染性(图S5B类). 在HCV感染的Huh7.5肝癌细胞中也观察到了Sin3a在IFN诱导的抗病毒反应中的关键作用(). 至于甲型流感病毒感染,干扰素-α触发的抗病毒保护作用在新加坡3A-沉默细胞,与对照细胞相比,感染率增加。总之,我们的数据表明,Sin3a复合物是几个ISG的基础和IFN-α依赖性转录所必需的,因此,它是IFN-α诱导的对病毒感染的有效保护所必需的。
Sin3a复合物是IFN刺激的ISG转录和有效抗病毒反应对抗甲型流感和丙型肝炎病毒所必需的。(A类)代表差异基因表达谱的火山图(以对数表示2折叠更改)新加坡3A-沉默与对照MCF7细胞。下调的ISGF3应答基因被强调。(B类)用对照siRNA转染Hek293T细胞(雷尼利亚荧光素酶)或新加坡3AsiRNA。72 h后,用IFN-α2刺激细胞24 h,并评估IFITM的mRNA水平。误差条表示SD为三倍***P(P)< 0.001; 采用Bonferroni检验的单向方差分析。(C类)用对照siRNA转染Hek293T细胞(雷尼利亚荧光素酶)或新加坡3AsiRNA。72小时后,细胞在暴露于A/PR8/34流感病毒14小时前,不受IFN-α2刺激或刺激24小时。通过病毒蛋白M2的免疫染色和流式细胞仪分析评估感染效率。(D类)用对照siRNA转染Huh7.5细胞(雷尼利亚荧光素酶)或新加坡3A小干扰RNA。72小时后,在暴露于HCV 48小时之前,用IFN-α2(1 ng/mL)刺激细胞24小时。通过病毒蛋白NS5A的免疫染色来评估感染的效率。结果代表了至少两个独立的实验。
表2。
下调ISGF3应答基因新加坡3A-沉默Hek293T细胞
| | 控制siRNA
| Sin3a siRNA
|
基因符号 | 基因ID | 褶皱诱导 | 标准偏差+ | SD负极 | 褶皱诱导 | 标准偏差+ | SD负极 |
ISG54标准 | 3433 | 2,574.36 | 40.21 | 39.59 | 303.38*** | 51.54 | 44.06 |
国际单项体育联合会1 | 3434 | 265.03 | 12.61 | 12.04 | 62.03*** | 1.27 | 1.24 |
2英尺5英尺OAS | 4938 | 188.71 | 8.72 | 8.34 | 34.42*** | 1.94 | 1.84 |
国际单项体育联合会1 | 8519 | 176.68 | 4.73 | 4.60 | 13.22*** | 0.99 | 0.92 |
6–16 | 2537 | 163.14 | 7.76 | 7.41 | 5.94*** | 0.39 | 0.37 |
国际单项体育联合会3 | 10410 | 130.69 | 4.17 | 4.04 | 9.32*** | 0.46 | 0.44 |
IFITM2 | 10581 | 46.69 | 4.48 | 4.09 | 3.19*** | 0.21 | 0.20 |
国际单项体育联合会27 | 3429 | 46.53 | 0.73 | 0.72 | 2.41*** | 0.44 | 0.37 |
国际标准化组织15 | 9636 | 32 | 4.38 | 3.85 | 5.43*** | 0.25 | 0.24 |
国际二十国集团 | 3669 | 4.07 | 0.36 | 0.33 | 1.97* | 1.44 | 0.83 |
讨论
STAT信号被严格调控,STAT1和STAT3活性之间的失衡可能导致免疫紊乱、心肌病和癌症等疾病(27). STAT1和STAT3相互调节彼此的表达和活动,从而有助于维持细胞因子信号的特异性(28–30). HDAC1和HDAC2对STAT1和STAT3依赖性转录起相反的作用:它们负调节STAT3信号(23),ISG激活需要它们(16——18). 干扰这些HDAC的活动将依赖于ISGF3的IFN响应转变为依赖于STAT3的响应(15).
I型干扰素诱导的STAT3磷酸化被广泛报道(14)然而,在某些细胞类型中,干扰素激活的STAT3不能触发典型STAT3应答基因的转录(15). 干扰素刺激后观察到的STAT3转录刹车使我们能够进行全基因组RNAi筛选,以鉴定新型STAT3阻遏物。Sin3a复合物被鉴定为独立于STAT3激活刺激的STAT3活性阻遏物。我们的研究为之前识别STAT特异性顺式-Sin3a调控基因子集中的调控元件(31). 虽然已经建议STAT3和Sin3a之间的相互作用c-MYC公司(32)胶质纤维酸性蛋白(GFAP公司) (33)到目前为止,还缺乏发起人、直接证据和对这种互动的确切方式的详细了解。我们表明,Sin3a直接与STAT3相互作用,促进其脱乙酰化和核排斥。Sin3a-STAT3相互作用的刺激依赖性和Sin3a与乙酰基化STAT3K49/87Q突变体的优先结合表明,Sin3a对接并抑制N末端乙酰化STAT3。一直以来AGT公司基因,在我们的微阵列分析中确定的最强上调基因之一新加坡3A-沉默的MCF7细胞,据报道通过K49和K87上的STAT3乙酰化增强,并通过HDAC1过度表达抑制(11).
ChIP分析显示,Sin3a和STAT3被招募到SOCS3系列LIF刺激后相同时间范围内的启动子,表明这些蛋白可能在一致序列中作为复合物被招募。此外,新加坡3A沉默与STAT3和磷酸化RNA-pol II向SOCS3系列启动子,这可能是STAT3超乙酰化状态的直接结果(24). 虽然在新加坡3A-沉默的细胞可能是HDAC活性降低的直接结果,之前曾描述过N末端STAT3乙酰化导致p300在应答序列中的募集增加(24),从而触发组蛋白过度乙酰化。有趣的是,在我们确定的LIF诱导的Sin3a表达基因中,有三个(FGG公司,AGT公司、和CD14号机组)是已知的急性期反应介质,揭示了Sin3a复合体在调节这一过程中的可能作用。然而,新加坡3A沉默对IL-6或LIF刺激的Huh7肝癌细胞中这些APR基因的诱导几乎没有影响(表S1),表明Sin3a对STAT3转录活性的调节可能取决于细胞环境。最近强调了转录因子Myc和E2F在Sin3a依赖性转录调节中的细胞特异性,其靶基因在新加坡3A-小鼠胚胎成纤维细胞缺陷(31),但在新加坡3A-未成熟髓细胞缺陷(34)与WT细胞相比。这种特异性可能取决于相关转录辅抑制因子和辅激活因子的复杂网络,对于保证对独特刺激的多样性和细胞类型特异性反应至关重要。
尽管大多数关于Sin3a复合物的研究都集中在其作为辅助升压因子的作用上,但越来越多的证据表明,Sin3a也可能激活基因转录(20). 在这里,我们表明,Sin3a是几个ISGF3应答基因的转录所必需的,特别是IFITM蛋白的基础和IFN诱导的转录所需的,IFITM蛋白质是IFN诱导对几种病原体(包括甲型流感病毒)的抗病毒反应的关键介体(25)和HCV(26). 与这些报告一致,我们观察到IFN介导的对这些病毒的保护作用在新加坡3A-沉默的细胞。
总之,这里描述的研究清楚地表明,Sin3a复合物是STAT3活性的细胞特异性阻遏物,并且在抵抗病毒感染的先天免疫防御中起着关键作用。Sin3a对STAT3和ISGF3依赖性转录起相反的调节作用,代表了决定不同组织或细胞中细胞因子特异性反应的独特控制水平。
致谢
我们感谢Savvas Savvides教授对GST-STAT3结构表达的建议以及Pieter Bogaert对流式细胞术的专家协助(Methusalem Grant BOF09/01M00709,根特大学);Angelika Bongers感谢她在RNAi屏幕上的帮助;Dominiek Catteeuw感谢他在克隆过程中的帮助,Sven Degreove感谢他对微阵列数据分析解释的支持;来自ProteinSimple的Andrea Tu博士和David Voehringer博士使用NanoPro技术分析样品。抗NS5A单克隆抗体9E10是纽约洛克菲勒大学Charles M.Rice赠送的礼物;丙型肝炎病毒JC1克隆由T.Pietschmann,TWINCORE,730625 Hannover提供。M.B.实验室的工作得到了亥姆霍兹系统生物学联盟和德国研究基金会的支持。这项工作得到了根特大学(协调行动拨款01G01712)、比利时政府(大学间吸引极项目P6/28和P6/36)、研究基金会-着陆者(项目G.0521.12N)、ReceptEur FP6 Marie-Curie计划以及根特大学的Group-ID多学科研究伙伴关系的资助。K.D.B.是Fonds Wetenschappelijk Onderzoek–Vlaanderen的博士后研究员;J.V.是Wetenschappelijk Onderzoek Vlanderen基金会的博士生。
工具书类
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