Suppression of Nuclear Receptor-induced Hydroxysteroid Dehydrogenase 2 expression by TAZ

Abstract

A transcriptional co-activator with PDZ-binding motif, TAZ includes WW domain, binding with proline rich region of binding partners, 14-3-3 binding motif, coiled-coiled motif and PDZ-binding motif. In vitro TAZ plays an essential role in mesenchymal stem cell (MSC) differentiation and effects on osteoblast, myoblast and adipogenesis. In vivo TAZ deficiency causes kidney and lung impairment such as kidney failure, polycystic kidney disease (PKD) and emphysema. However, it is little known regarding effects on other organs and reproductive activity. In TAZ deficient mice, fertility rate and reproductive function were reduced. Morphologically, testicular structure had abnormality and lipid was excessively accumulated in Leydig cells. Thus, sperm maturation was incomplete and expression of testicular steroidogenic enzymes were increased. Especially, 3β-hydroxysteroid dehydrogenase, known as 3β-HSD, involved on early stage in steroidogenic pathway, was increased in TAZ KO mice testes. Nuclear receptors, NR4As are major transcription factors for 3β-HSD. With the aim of searching novel co-regulators that involved with NR4As, we found TAZ as a novel binding partner of NR4As. Searching for proline rich region in NR4As, NR4As have proline rich region, PPPP and / or PPSP. As expected, in vitro NR4As interacted with TAZ. NR4As enhanced NR4As-mediated transcriptional activity. Interestingly, TAZ selectively suppressed NR4A1 transcriptional activity. And TAZ also inhibited NR4A1-mediated 3β-HSD transcriptional activity. At that time, NR4As protein stability or NR4As mRNA level had no difference in WT and TAZ KO mice testes. Therefore, we suggest that TAZ plays a crucial role in the regulation of testicular steroidogenesis and reproductive function through interaction with and suppression of NR4A1 which is prominently expressed in testis and regulates steroidogenic gene expression.;TAZ는 WW 도메인, 14-3-3 바인딩 모티프, coiled-coiled 모티프 및 PDZ-바인딩 모티프를 포함하는 조절인자이다. TAZ는 중간엽 줄기 세포의 분화, 구체적으로 조골세포 및 근아세포 분화를 촉진하고, 지방세포 분화를 억제하는 조절자로서 중요한 역할을 하는 것으로 보고되었다. 또한 TAZ 결핍은 신장과 폐 손상을 유발하여, 그 결과 신부전, 다낭성신종 및 폐기종을 유발하는 것으로 알려져 있다. 그러나, TAZ가 다른 조직 및 생식 능력에 미치는 영향에 대하여는 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 TAZ가 개체의 생식 능력에 중요한 영향을 미침을 확인하였다. TAZ 결핍 마우스의 정소는 세정관의 배열이 성기며 불규칙한 구조적 이상을 보였다. 그리고, 세정관 사이에 위치하는 레이딕 세포에 지방이 과도하게 축적되어 있었다. 또한, TAZ 결핍 마우스는 세정관 내에서의 정자의 성숙이 불완전하며, 스테로이드 합성 관련 효소의 발현이 증가되는 것을 확인하였다. 특히, 3-베타-하이드록시스테로이드탈수효소, 3β-HSD는 스테로이드 합성 경로의 초기단계에 관여하며 스테로이드 호르몬의 생성에 중요한 효소이다. 핵내수용체 4 A (NR4A)는 상기 3β-HSD의 주요 전사인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 핵내수용체 4 A 의 전사활성을 조절하는 새로운 조절인자을 찾았으며, 그 결과 TAZ가 핵내수용체 4 A 에 직접적으로 결합함으로써, 핵내수용체 4 A를 매개로하는 유전자의 새로운 조절인자로서의 가능성을 확인하였다. 흥미롭게도 TAZ는 핵내수용체 4 A 1, 핵내수용체 4 A 2 및 핵내수용체 4 A 3 가운데, 핵내수용체 4 A 1, 및 핵내수용체 4 A 1를 매개로하는 타겟 유전자, 3β-HSD의 전사활성을 선택적으로 억제하였다. 다만, 야생형 마우스와 TAZ 결핍 마우스의 정소 내에서, 핵내수용체 4 A 의 단백질 안정성 및 mRNA 수준은 유의한 차이를 보이지 아니하였다. 따라서 이러한 연구 결과는, TAZ가 핵내수용체 4 A 1과 결합 및 그 활성을 조절함을 밝혔으며, TAZ가 스테로이드 합성 관련 효소 생성, 정소 기능 및 생식 능력에 있어서 중요한 조절인자임을 보였다.