Identification of the Regulatory Elements Of zbtb46 transcription

Abstract

BZEL (BTB-zinc finger protein expressed in effector/memory lymphocytes) is encoded by zbtb46 gene and has previously been characterized as a transcription repressor specifically expressed in effector T/B lymphocytes. The expression of BZEL is elevated by BCR(B cell receptor) engagement, IL-4+anti-CD40 and LPS stimulation in primary B cells. To determine regulatory elements responsible for the transcription of zbtb46, both experimental and computational approaches were used. To specify the signaling pathway for the induction of BZEL expression, A20 B cell line was treated with various signaling inhibitors. After 2 hours, cells were stimulated by LPS for 24 hours and BZEL expression was analyzed by western blotting. I found that inhibition of JNK, ERK, PI3K and NF-kB inhibition, but not p38 inhibition, reduced or completely blocked BZEL induction. Subsequently through ECR browser program, several CNSs(conserved non-coding sequences), which may possibly involve in the regulated expression of BZEL were defined. Defined CNSs are largely found in two regions named as distal region [-13131_-10176] and proximal region [-5324_-+566]. Subsquently, to experimentally determine if these CNSs contain regulatory elements of BZEL, luciferase reporter plasmids including a part of entire CNSs upstream of the transcriptional start site of zbtb46 gene were constructed. The reporters were transiently transfected into A20 B cell line by electroporation and after 24 hours, cells were treated with stimulators such as IL-4, anti-CD40, LPS or anti-IgG for 24 hours. Upon analysis of cell extracts for the luciferase reporter activity, 2.0 kb DNA segment corresponding to [-3227_-1276] region was found to be responsible for the LPS- or BCR stimulation-dependent zbtb46 transcription. In this region, several NF-kB and AP1 consensus sequences which may involve in the induced transcription of zbtb46 were found.;활성화된 B/T 림프구에서 특이적으로 발현되는 BZEL 단백질은 BTB-ZF 단백질 군에 속하고 Blimp1과 p53의 전사억제인자로서 작용하는 것이 알려져 있다. 또한 BZEL 단백질의 발현은 B 림프구에서 BCR, IL-4+anti-CD40, 그리고 LPS 자극에 의해 증가한다. 본 논문에서는 BZEL의 발현 유도에 관여하는 세부적인 신호전달 경로를 분석하였다. B 임파구 세포주에 JNK, ERK, P38, PI3K 그리고 NF-kB 신호 저해제를 처리한 후 LPS에 의해 유도되는 BZEL의 발현이 억제되는지 여부를 분석한 결과 JNK, ERK, PI3K 그리고 NFkB 신호가 LPS 의존적인 BZEL의 발현 증가에 관여함을 판명하였다. 다음 단계로 BZEL 단백질의 발현 유도에 관여하는 프로모터상의 유전자 염기 서열을 판명하기 위한 연구를 진행하였다. 기존의 생물 종간의 유전자 염기서열의 보존성에 대한 연구에 의하면 종간 보존된 염기서열 (Conserved non-coding sequences, CNSs) 이 종종 유전자의 전사를 조절하는 역할을 한다는 것이 알려져 있었다. 이 사실에 기반하여 computer를 이용 zbtb46 유전자의 5’- 상단부 염기서열의 mouse 와 human간의 유사성을 조사한 결과 크게 두 부분, [-13131_-10176] 과 [-5324_-+566]에 CNSs가 존재함을 발견하였다. 이어서 수행한 reporter assay을 통해 [-3227_-1276] 부분이 zbtb46 유전자의 발현을 조절 할 수 있는 잠재성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 아울러 [-3227_-1276] 부분에서 전사 조절 인자들이 인지하는 특이적인 염기서열을 조사한 결과 NF-kB와 AP-1이 결합 가능한 공통 염기서열을 발견하였다. 결론적으로 LPS 혹은 anti-IgG 의존적 BZEL의 발현은 JNK, ERK, PI3K 그리고 NF-kB 신호전달경로에 의하여 매개 된다는 것을 알 수 있었다. 그리고 [-3227_-1276] 부분이 LPS, anti-IgG 자극에 반응하여 자극에 의존적인 BZEL의 발현에 관여함을 발견하였다.