Identification of the binding partners of ZNF313, a putative E3 ubiquitin ligase

Abstract

최근 GWAS 연구에서 ZNF313이 건선 감수성 유전자로 제시되었다. ZNF313은 RING domain과 3개의 Zinc finger domain, 그리고 ubiquitin interaction motif (UIM)을 가지고 있다. RING domain은 E3 ubiquitin ligase에서 발견되며, E2 효소와의 결합 영역으로 알려져있다. zinc finger domain은 DNA, RNA 그리고 단백질 결합영역, UIM motif는 ubiquitin과의 결합영역으로 알려져 있다. ZNF313에 대한 이전 연구, 특히 구조연구에 따르면 ZNF313은 E3 ubiquitin ligase로서 작용할 것으로 추측되었고 또한 ZNF313은 CD4+ T 림프구와 수지상 세포 (dendritic cell)에서 주로 발현이 되는 것으로 보아 면역세포에서 기능을 할 것으로 유추된다. 이 논문에서는 ZNF313의 기능을 알아보기 위해 먼저 Realtime PCR 방법을 사용하여 ZNF313의 조직특이적 발현 양상을 분석하였고, 그 결과 ZNF313은 주로 림프절(lymph node), 흉선(thymus) 그리고 비장 (spleen)에서 발현됨을 확인하였다. 그 이후 ZNF313의 세포 내 위치를 Immunofluorescence assay를 통하여 관찰한 결과, ZNF313은 핵과 세포질 모두에서 위치함을 발견하였다. 이를 통해 ZNF313은 주로 면역세포의 핵과 세포질에서 기능을 할 것으로 예상되었다. 또한 ZNF313의 결합 단백질을 찾기 위해 ZNF313을 bait로 사용해 mouse T lymphoma library의 yeast two hybrid screening을 시행하였다. 스크리닝 결과 33종류의 단백질들이 ZNF313과 결합하는 후보 단백질로 발견이 되었고, 그 중에서, PCNA와 PLCγ-1를 선택하여 후속 연구를 진행하였다. 우선 ZNF313과 PCNA의 결합을 293T세포에서 관찰한 결과, 두 단백질의 상호결합을 확인하였고, UV와 etoposide등 DNA에 손상을 일으켰을 때 그 결합이 더 증가하였다. 또한 ZNF313을 과 발현 시키고 DNA에 손상을 일으켰을 때 PCNA의 ubiquitination이 증가하였다. 두 번째로, ZNF313과 PLCγ-1과 결합을 293T 세포에서 관찰한 결과 ZNF313과 PLCγ-1의 결합을 확인하였고, T Ag Jurkat cell에서 관찰한 결과 PMA와 Ionomycin으로 stimulation을 주었을 때 결합이 강해짐을 확인하였다. 그리고 293T 세포에서 ZNF313을 과 발현 시켰을 때 PLCγ-1의 ubiquitination이 증가함을 관찰하였다. 이를 통해 ZNF313이 PCNA와 PLCγ-1과 결합하고 E3 ubiquitin ligase로서 이들을 ubiquitination시킬 수 있음을 밝혔다. 이번 연구에서 밝혀진 잠재적인 결합 파트너인, PCNA, PLCγ-1과 ZNF313사이의 결합의 생물학적인 의미를 규명하기 위한 후속적인 연구가 필요하다.;Recent Genome-Wide Association Study (GWAS) has suggested ZNF313 as a novel psoriasis susceptibility gene. ZNF313 has a RING domain, three zinc finger domains, and an ubiquitin-interaction motif (UIM). The RING domain is known to work as an E3 ubiquitin ligase and UIM motif binds ubiquitin. Consistent with the presence of these domains, earlier research on ZNF313 suggests that ZNF313 may act as an E3 ubiquitin ligase. In addition, ZNF313 is expressed in CD4+T lymphocytes and dendritic cells which suggests that ZNF313 may have immune functions. In this study, as approaches to study the function of ZNF313, the tissue expression pattern, subcellular localization and the binding partners of ZNF313 were analyzed. Upon investigating tissue expression patterns using Real time PCR, ZNF313 was found to be preferentially expressed in lymph node, thymus and spleen. In immunofluorescence assay, ZNF313 was localized in both nucleus and cytoplasm. Moreover, to find binding partners of ZNF313, yeast two hybrid screening of a mouse T cell lymphoma cDNA library was performed using ZNF313 as bait. As a result, several proteins including PCNA and PLCγ-1 were identified as binding partners of ZNF313. Forthermore, when transiently expressed in mammalian cells, ZNF313 bound to PCNA and enhanced the ubiquitination of PCNA. Also, ZNF313 bound to PLCγ-1 and enhanced polyubiquitination of PLCγ-1. Currently, the meaning of the interaction of ZNF313 with the binding partners is under investigation.