Rodzina białek C/EBP w zarysie Przemysław Grudnik Zakład Biochemii Ogólnej, Wydział Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński

Zarys Regulacji - regulacja transkrypcyjna Translacja Wstęp Struktura C/EBP Wybrane funkcje Zarys Regulacji - regulacja transkrypcyjna Translacja Modulacja funkcji Interakcje białko – białko Schorzenia Podsumowanie Rodzina białek C/EBP

C/EBP - czyli z czym to się je CCAAT/ enhancer-binding proteins synonim: CCAAT-box binding factor sekwencja regulatorowa CCAAT – ok. 80-60 pz od miejsca inicjacji transkrypcji sekwencja wzmacniająca TT/GNNGA/CAAT domena N-końcowa: funkcja regulatorowa domena C-końcowa: wiązanie DNA, struktura b-Zip Rodzina białek C/EBP

Geny C/EBP C/EBP alfa, beta i delta – brak intronów lokalizacja: alfa – 19q13.1 beta – 20q13.1 delta – 8p11.2-p11.1 C/EBP – epsilon: 3 eksony, 14q11.2 Rodzina białek C/EBP

Krewni i znajomi królika – czyli C/EBP z rodziną C/EBP – alfa (CEBPA) C/EBP – beta (CEBPB, IL-DBP ...) C/EBP – gamma (Ig/EBP) C/EBP – delta (CEBPD ...) C/EBP – epsilon (CEBPE) Rodzina białek C/EBP

Struktura Rodzina białek C/EBP

Rys 1. Zamek Leucynowy C/EBP (pdb) Rodzina białek C/EBP

Rys 2. C/EBP – beta + DNA (pdb) Rodzina białek C/EBP

Funkcje C/EBP Adipocyty regulacja adipogenezy wysoka ekspresja C/EBP-alfa inicjacja adipogenezy bez obecności innych czynników ekspresja antysensownego C/EBP-alfa blokuje a-genezę brak C/EBP-beta –gamma: blok adipogenezy Rodzina białek C/EBP

Funkcje C/EBP Komórki mieloidalne ekspresja C/EBP α β γ i ε niedobór α prowadzi do nie wytwarzania dojrzałych neutrofili niedobór ε:- atypowa morfologia neutrofili - defekt wybuchu oddechowego - opóźniony efekt zapalny C/EBP β – rola w różnicowaniu się makrofagów Rodzina białek C/EBP

Funkcje C/EBP Inne komórki różnicowanie się: hepatocyty, keratynocyty, kom. nerwowe ... miejsca wiązania C/EBP w promotorach genów hepatocytów odpowiedzialnych za odpowiedź na uszkodzenie brak ekspresji C/EBP-alfa prowadzi do nowotworów wątroby poprawna ekspresja C/EBP -> ekspresja białek mleka ssaczego Rodzina białek C/EBP

Funkcje C/EBP Odczyn zapalny C/EBP α β i γ regulacja przez czynniki prozapalne: - LPS - IL-1, IL-6 niedobór C/EBP ε opóźnia migrację neutrofili Rodzina białek C/EBP

Regulacja C/EBP α β δ ε ζ AKTYWATOR REPRESOR mRNA DBA GEN C/EBP POZIOM AKTYWATOR REPRESOR α mRNA DBA Hormony tyroidowe EGF, GH, IFN-γ , IL-1;-6, insulina EGF, aktywatory PKC β NL cAMP, glukagon, GH, IFN-γ cAMP, LPS, TNF- α TNF- β, EGF TNF- α δ GH, IFN ε IFN-γ , IL-1;-6, insulina, LPS ζ AP NO, LPS, PGA2, UV Stres komórkowy Legenda: DBA – DNA binding activity; NL – nuclear localisation; AP – activation potential Rodzina białek C/EBP

Regulacja transkrypcyjna C/EBP alfa promotor z miejscami wiązania: C/EBP, Sp1, NF-1, NF-Y, NF-κB autoaktywacja w transfekowanych komórkach (plazmid) aktywacja przy braku lub nadekspresji c-myc hormony tyroidowe [-602-589 – promotora] inhibicja: białko c-Myc (interakcja z rdzeniem promotora) Rodzina białek C/EBP

Regulacja transkrypcyjna C/EBP beta autoregulacja CREB (cAMP-response-element-binding protein) - interakcja w pobliżu TATA-box Indukcja poprzez IL-6 -> CREB APR – Acute phase response zależne od cytokin: IL-6, TNF- α Rodzina białek C/EBP

Regulacja transkrypcyjna C/EBP delta ekspresja konstytutywna w osteoblastach (aktywacja syntezy IGF-I) promotor z Runt domain factor binding place (Runx) aktywność promotora zmniejszona przy mutacji Runx miejsce wiążące STAT-3 Rodzina białek C/EBP

Regulacja transkrypcyjna C/EBP epsilon dwa różne promotory transkrypcji: pα i pβ promotory z TATAAA – box element wiążący kwas retinowy Rodzina białek C/EBP

Translacja C/EBP- alfa dwie izoformy: 42 kDa i 30 kDa – z jednego mRNA forma 30 kDa – mniejszy potencjał aktywacyjny stosunek obu form różny w zależności od fazy różnicowania uORF – konserwatywna, 7pz od kodonu start C/EBP – beta formy LAP – aktywator, LIP – represor LAP/LIP tkankowo zależna np. LIP więcej w nowotw. Piersi stosunek izoform kontrolowany przez RNA-dep. PK, szlak mTOR oraz czynniki inicjacyjne: eIF-2α i eIF-4E Rodzina białek C/EBP

Translacja 42 kDa 30 kDa Rodzina białek C/EBP

Fosforylacja zazwyczaj zmniejsza możliwości wiązania C/EBP do DNA Modulacja Funkcji C/EBP beta supresja poprzez fosforylację fosforylacja Thr235 przez szlak MAPK Ser105 przez PKC fosforylacja poprzez PKC zmniejsza możliwości wiązania PKA -> translokacja do jądra i aktywacja genu c-fos Fosforylacja zazwyczaj zmniejsza możliwości wiązania C/EBP do DNA Rodzina białek C/EBP

Szlak MAPK Rodzina białek C/EBP

Interakcje białko – białko C/EBPα najsilniejszy aktywator transkrypcji tworzenie heterodimerów przez białka z rodziny C/EBP heterodimery z białkami bZIP i non-bZIP: - interakcja C/EBPβ z jednostką p50 NF-κB, AP1, Rb, wirusowym białkiem X, heterodimery często posiadają inną specyficzność wiązania Rodzina białek C/EBP

Schorzenia C/EBPα – ostra białaczka szpikowa (delecja 263 – 269) C/EBPε – specyficzne upośledzenie granulocytów (delecja 2 eksonu) Rodzina białek C/EBP

Podsumowanie 6 białek z rodziny C/EBP motyw suwaka leucynowego największa ekspresja w: adipocytach, hepatocytach, kom. mieloidalnych, kom nerwowych... regulacja odczynu zapalnego wiele szlaków aktywacji kilka izoform jednego czynnika upośledzenie powoduje zaburzenia i ciężkie choroby Rodzina białek C/EBP

Bibliografia Vidal N. O. A. i wsp. J. Endocrinol. (1997) 155, 433-441 Chin-Jing Chang i wsp. Mol.Cell.Biol. 1990 p. 6642-6653 Protein Data Bank - www.rcsb.org/pdb Online Mendelian Inheritance in Man – www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=OMIM Rodzina białek C/EBP