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Study on sumoylation of promyelocytic leukemia zinc finger protein (PLZF) 원문보기

  • 저자

    강수임

  • 학위수여기관

    고려대학교 대학원

  • 학위구분

    국내박사

  • 학과

    생명공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    ⅲ, 85p.

  • 키워드

    Ubiquitin Cell finger protein;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10070400&outLink=K  

  • 초록

    Promyelocytic leukemia zinc finger protein (PLZF)는 염기서열 특이적인 전사 저해제 (transcriptional repressor)로서 그 저해 활성도는 아미노말단에 상보적인 BTB/POZ domain과 second repression domain에 연관되어 있다. PLZF는 cyclinA2, Hox gene, murine interleukin-3 receptor chain과 같은 세포증식과 분화에 관여하는 유전자들을 조절하는 것으로 알려져 있다. 특히, 급성 전골수구성 백혈병 (Acute promyelocytic leukemia) 환자의 경우 translocation(11;17)(q23;q21) 돌연변이체로 retinoic acid receptor α (RARα)와 PLZF 유전자의 fusion된 PLZF-RARα 혹은 RARα-PLZF가 나타나고, 이들 돌연변이체들은 전사 저해제인 PLZF 원래의 기능을 저하 시킨다. 본 연구는 세포내에서 세포증식 및 항암효과가 입증된 전사저해제 PLZF가 핵 내 이동을 도와주는 SUMO-1과의 결합을 통해서 그 자체 전사인자로서의 기능과 생물학적인 영향을 세포수준에서 알아보았다. PLZF가 발현되는 세포주인 HL-60에서 세포내에 존재하는 SUMO-1에 의한 PLZF의 modification을 확인하였고 2 3T cell에 이들 두 유전자를 과발현시킨 상태에서도 마찬가지로 PLZF의 sumoylation 패턴과 핵 내에 PLZF와 SUMO-1가 함께 위치하는 것을 확인하였다. PLZF는 242번째 Lys잔기에서 SUMO-1과 결합하는데, 이 Lysine잔기는 PLZF의 전사저해부분에 위치하고 있으며 이곳을 점돌연변이 시켰을 경우 SUMO-1과 결합이 거의 일어나지 않음을 알 수 있었다. PLZF가 sumoylation되면 전사활성도가 높아지고, DNA 결합력이 증가함을 luciferase assay과 electrophoretic mobility shift assay를 통하여 관찰할 수 있었고, 또한 세포주기를 조절하는 cyclinA의 promoter에 결합하여 세포주기의 한 단계인 S phase에 세포들이 축적되는 데 이를 sumoylation이 돕는다는 것도 확인할 수 있었다. 더욱이 proteasomal inhibitor인 MG-132를 세포에 처리하였을 경우에는 sumoylated PLZF가 세포에서 안정한 상태로 존재하는 것을 관찰할 수 있었으며, SUMO-1과 ubiquitin이 함께 존재할 때는 ubiquitination을 경유한 단백질의 분해과정보다 단백질의 안정화를 도모하는 sumoylation이 우위에 있음을 확인하였다. 결국 PLZF의 sumoylation은 PLZF자체의 안정도를 높이며, PLZF의 카르복시말단에 7개의 zinc finger region은 전사활성도와 sumoylation에 없어서는 안될 중요한 역할을 하고 있음을 확인하였다. 이런 일련의 결과를 통해서 PLZF의 sumoylation은 이 단백질의 생물학적인 기능을 조절됨을 밝혔다. 또한 암세포에서의 무절제한 세포주기대사를 PLZF와 SUMO-1과의 동조를 통해서 정상적으로 유지시킬 수 있으리라 본다.


    PLZF (promyelocytic leukemia zinc finger protein) is a sequence-specific DNA-binding protein that represses the transcriptional activity of target genes such as those for cyclin A and the interleukin-3 receptor a chain. The PLZF gene becomes fused to the retinoic acid receptor a gene as a result of the t(11;17)(q23;q21) chromosomal translocation that is associated with acute promyelocytic leukemia. Endogenous PLZF in human promyelocytic leukemia HL-60 cells is modified by conjugation with SUMO-1 (small ubiquitin-related modifier-1) and PLZF colocalized with SUMO-1 into the nucleus of transfected human kidney 293T cells. Site-directed mutagenesis identified lysine-242 in the RD2 domain of human PLZF as the sumoylation site. A luciferase reporter gene assay suggested that SUMO-1 modification of this residue is required for transcriptional repression by PLZF, and an electrophoretic mobility-shift assay showed that this modification increases the DNA-binding activity of PLZF. PLZF-mediated regulation of the cell cycle and transcriptional repression of the cyclin A2 gene were also dependent on sumoylation of PLZF on lysine-242. Furthermore, in the presence of proteasomal inhibitor MG-132, sumoylated PLZF was accumulated in cells. The C-terminal seven zinc finger region plays a crucial role in both sumoylation and transcriptional activity. Sumoylation of PLZF appeared to localize in the nucleus but in the presence of ubiquitin it is to decrease the SUMO-1 conjugation of PLZF. Comparison of wild type and mutant forms of PLZF for sumoylation and protein stability showed that SUMO-1 modification serves to protect PLZF from the ubiquitin-dependent degradation. These results demonstrate that PLZF is modified by SUMO-1 conjugation, and that this modification regulates the biological functions of PLZF.


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