TAZ is critical for homeostatic regulation of NRF2 in response to oxidative stress

Abstract

Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ)는 물리적 상호 작용을 통해 전사 인자를 조절하는 전사 보조 조절제이다. TAZ는 중간 엽 줄기 세포 분화, 세포 증식 및 생존, 및 hippo pathway에 의해 제어되는 종양 형성을 비롯한 많은 세포 이벤트에 관여한다. TAZ 결핍은 폐와 신장에서 비정상적 구조와 기능적 결함을 야기한다. 특히, TAZ가 결핍 된 마우스는 폐포의 파괴 및 폐의 불규칙한 확장을 보여 주었다. 그러나 폐에서 TAZ의 기능과 조절 메커니즘은 여전히 불분명하다. 본 연구에서는 TAZ가 결핍 된 모델을 사용하여 폐의 구조 및 기능의 유지에 TAZ의 역할을 밝히고자 했다. TAZ 결핍 마우스에서 관찰 된 조직 병리학적 형태 및 염증성 사이토카인의 증가는 고산소 유발에 의한 폐 손상 모델과 매우 유사 하였다. 또한 산화 스트레스가 TAZ 결핍에 의해 오히려 증가한다는 것을 발견했다. 산화 스트레스를 상태에서, 산화 스트레스 조절자인 NRF2가 활성화되었고, HO-1, SRX 및 NQO1과 같은 항산화제의 발현이 강화되었다. 흥미롭게도 TAZ가 결핍 된 폐에서는 NRF2에 의한 항산화제가 비정상적으로 강화되었다. 게다가, TAZ는 NRF2와의 상호 작용을 통해 NRF2의 전사 활성 및 DNA 결합을 억제 하였다. TAZ는 NRF2의 주요 조절자인 KEAP1과도 결합하는 것을 확인했다. 또한, TAZ는 NRF2및 KEAP1과 3 원 복합체를 형성 하였다. 그리고 KEAP1 결핍 세포에서 TAZ는 NRF2의 활성을 조절하지 못했다. 게다가 TAZ 결핍 세포에서는 KEAP1이 NRF2를 억제하는 정도가 WT와 비교하여 감소하였다. TAZ는 활성화 된 NRF2를 KEAP1에 전달함으로써 NRF2를 비활성화 하고 KEAP1에 대한 결합을 향상시켰다. 이는 KEAP1뿐만 아니라 TAZ도 NRF2 억제에 필요하다는 것을 보여준다. TAZ 결핍으로 인해 NRF2는 비활성화 되지 않고 지속적으로 활성화되었다. 비활성화되지 못한 NRF2는 지속적인 활성화로 인해 폐에 손상을 일으켰다. 동시에 NRF2의 결합 파트너 인 KEAP1은 또 다른 파트너 인 p62와 결합하는 것을 확인했다. 종합적으로, TAZ는 NRF2와 KEAP1과 복합체를 형성하여 NRF2의 항상성 조절을 통해 산화 스트레스로부터 폐를 보호하고 손상을 방지할 수 있음을 제시한다.;Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ) coregulates the transcription factors through physical interaction. TAZ is involved in various cellular events, including mesenchymal stem cell differentiation, cell proliferation and survival, and tumorigenesis, controlled by the Hippo pathway. TAZ deficiency leads to aberrant structure and malfunction of the lung and kidney. In particular, TAZ-deficient mice present alveolar destruction and irregular lung enlargement; however, the functions and regulatory mechanism of TAZ in the lung remain unclear. The present study elucidated the role of TAZ in the maintenance of pulmonary structure and function using TAZ-deficient models. TAZ-deficient mice were similar to the mouse models of hyperoxia-induced lung injury, which present with increased pathological morphology and inflammatory cytokines. We observed that the oxidative stress was increased in the lungs of TAZ-deficient mice. Under oxidative stress, nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) was activated, and it enhanced the expression of antioxidants such as heme oxygenase 1, sulfiredoxin, and NAD(P)H quinone oxidoreductase 1. Interestingly, NRF2-induced antioxidants were abnormally enhanced in the lungs of mice without TAZ. Additionally, TAZ inhibited the transcriptional activity and DNA binding of NRF2 by interacting with NRF2 and inactivating it. Interestingly, TAZ could bind to the Kelch-like ECH-associated protein 1 (KEAP1), a major regulator of NRF2. In addition, TAZ formed a ternary complex with NRF2 and KEAP1. Moreover, TAZ failed to regulate the activity of NRF2 in KEAP1-deficient cells, and the suppression of NRF2 by KEAP1 was weaker in TAZ-deficient cells compared to the WT cells. TAZ enhanced the binding of NRF2 to KEAP1 by transferring activated NRF2 to KEAP1, indicating that both KEAP1 and TAZ are required for NRF2 inhibition. Due to TAZ deficiency, NRF2 was not deactivated and caused lung damage due to constant activation. Simultaneously, KEAP1, a binding partner of NRF2, was found to bind with another partner, p62. Collectively, our results demonstrate that TAZ forms complexes with NRF2 and KEAP1 to regulate NRF2 homeostasis and protects the lungs by preventing oxidative stress-induced damage.