Regulação da expressão gênica pelo NFAT1: o proto-oncogene c-myc e o papel da proteína IRF-2BP2 / [Regulation of gene expression by NFAT1: the proto-oncogene c-myc and the role of the IRF-2BP2 protein]

RESUMO

Durante a transcrição gênica em eucariotos, a produção de níveis significativos de mRNA é conferida pela presença de diversos sítios de ligação para fatores de transcrição específicos, localizados dentro e fora do promotor basal. Dentre os fatores de transcrição que se ligam a estes sítios estão as proteínas da família NFAT (nuclear factor of activated T cells), composta pelos NFAT1-5, sendo o NFAT1 o alvo desse estudo. O NFAT pode regular seus genes alvo direta ou indiretamente e, neste processo, a ativação ou a repressão da transcrição pode ser alterada pela interação com diferentes parceiros proteicos. Esses dois pontos da regulação transcricional mediados pelo NFAT foram avaliados em duas etapas distintas. Na primeira, avaliamos se a regulação do proto-oncogene c-Myc pelo NFAT1 ocorria de forma direta. Tanto NFAT quanto c-Myc estão envolvidos na regulação de genes de ciclo celular, apoptose e angiogênese. Já tinha sido mostrado que as vias de sinalização que ativam NFAT induzem a expressão de c-Myc e que o NFAT1 se liga a um elemento localizado no promotor mínimo de c-Myc, apesar da importância desse elemento não ter sido avaliada no contexto do promotor completo de c-Myc. Nós mostramos que a regulação desse promotor pelo NFAT1 é mais complexa do que se acreditava. Além desse sítio proximal, o NFAT1 se liga a sítios distais com diferentes afinidades. Nossos resultados sugerem que alguns elementos NFAT são negativos e dominantes, enquanto outros são positivos e recessivos. Além disso, demonstramos que a cooperação com p300 aumenta a transativação do promotor de c-Myc mediada pelo NFAT1. Por último, mostramos que os novos sítios identificados também são responsivos ao NFAT2, outro membro da família, que pode tanto ter funções opostas quanto redundantes com o NFAT1. Assim, sugerimos que a contribuição do NFAT para a regulação da expressão de c-Myc é direta e depende do balanço entre a ligação do NFAT aos sítios positivos e negativos e da cooperação com cofatores transcricionais. Na segunda parte do trabalho, focamos nas implicações da interação recém-identificada entre NFAT1 e a proteína IRF-2BP2. A IRF-2BP2 foi pescada num ensaio de duplo híbrido com a região TAD-C do NFAT1, região esta que é menos conservada entre as proteínas NFAT. Mostramos que a IRF- 2BP2 reprime a expressão de genes de citocina induzida pelo NFAT1 e que ela age somente sobre a função do NFAT1 dentro da família NFAT. Nossos dados também sugerem que a IRF-2BP2 não se ligue ao DNA e, portanto, funcione como um correpressor transcricional. Ainda mostramos que a superexpressão de IRF-2BP2 leva ao atraso da progressão das fases G0/G1 para a fase S do ciclo celular e à alteração da expressão de genes de ciclo celular, como de c-Myc, que também é regulado por NFAT1. Esses dados sugerem que a IRF-2BP2 possa ter um papel bem mais amplo na regulação do NFAT1, não se restringindo apenas à modulação de genes de citocinas. Se isso se confirmar, a interação entre NFAT1 e IRF-2BP2 poderá contribuir para explicar as diferenças fenotípicas exercidas pelos diferentes membros da família NFAT.

ABSTRACT

During gene transcription in eukaryotes, the production of significant mRNA levels is conferred by the presence of several binding sites for specific transcription factors, located inside and outside of the basal promoter. Among the transcription factors that bind to these sites are proteins of the NFAT family (nuclear factor of activated T cells), comprising the NFAT1-5, being the NFAT1 the target of this study. The NFAT can regulate their target genes directly or indirectly and in this process, the activation or repression of transcription can be altered by interaction with different partner proteins. These two points of NFAT-mediated transcriptional regulation were assessed here in two stages. In the first one, we evaluated whether the regulation of the proto-oncogene c-Myc by NFAT1 occurred directly. Both c-Myc as NFAT regulate genes involved in cell cycle, apoptosis and angiogenesis. It has already been shown that the signaling pathways that activate NFAT induce the c-Myc expression and that NFAT1 binds to an element located at the minimal c-Myc promoter, although the importance of this element has not been assessed in the full c-Myc promoter context. We demonstrated that the regulation of this promoter by NFAT1 is more complex than previously conceived. In addition to this proximal site, NFAT1 binds to distal sites with different affinities. Our results suggest that some NFAT elements are negative and dominant, while others are positive and recessive. Furthermore, we demonstrated that cooperation with p300 enhances NFAT1-mediated transactivation of the c-Myc promoter. Finally, we show that the newly identified sites are also responsive to NFAT2, another member of NFAT family, which can both have opposite as well as redundant functions with NFAT1. We suggest that NFAT1 the contribution of NFAT to the regulation of c-Myc expression is direct and may depend on a balance between the binding to positive and negative NFAT-responsive elements, and cooperation with transcriptional cofactors. In the second part of this work, we focused on the implications of the recently identified interaction between NFAT1 and the protein IRF-2BP2. The IRF-2BP2 was identified in a two-hybrid assay with the TAD-C region of the NFAT1, a region which is less conserved among the NFAT proteins. We showed that IRF-2BP2 represses the expression of cytokine genes induced by NFAT1 and regulates specifically the function of NFAT1 among the NFAT family members. Our data also suggest that the IRF- 2BP2 does not bind to DNA and therefore functions as a transcriptional correpressor. Therefore, the overexpression of IRF-2BP2 leads to a delayed transition from G0/G1 to S phase of cell cycle and also alters the expression of many cell cycle genes, such as c-Myc, which is also regulated by NFAT1. These data suggest that the IRF-2BP2 may have a much greater role regulating NFAT1, not being restricted to the modulation of cytokine genes. If this is confirmed, the interaction between NFAT1 and IRF-2BP2 may help to explain the phenotypic differences exerted by different NFAT family members.