Physical interation of parathyroid hormone-related protein with the epigenetic regulator Bmi1

• Main Author: Lu, Yizhen
• Other Authors: Xiang-Jiao Yang (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Biology - Molecular
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=96929

As a cause of malignancy-induced hypercalcemia, PTHrP (parathyroid hormone-related protein) plays an important role in cell growth and differentiation. This peptide is unique in that it not only acts through membrane receptors but also translocates directly to the nucleus. Studies have shown that the repression of target gene expression is achieved through chromatin modifications induced by the PcG complex. As a core protein of the PcG complex, Bmi1 functions as a transcriptional repressor for various genes involved in development and cell proliferation. Recent studies have indicated that the skeletal phenotypes of PTHrP(1-84) knock-in mice are consistent with ones observed in Bmi1-/- mice in vivo. In addition, the down-regulation of Bmi1 expression was detected in PTHrP(1-84) knock-in mice. Both phenotypes indicate that there is correlation between Bmi1 and PTHrP. However, the molecular mechanism involved in correlation of PTHrP and Bmi1 regulation is poorly understood. The aim of this study was to gain insight into the underlying molecular mechanism of the way of PTHrP regulating Bmi1. We focused on the interaction between PTHrP and Bmi1 in vitro and in vivo system and the consequences exerted by this interaction. At first, co-localization of PTHrP and Bmi1 was demonstrated and the N-terminus of PTHrP was found to be responsible for the interaction both in vivo and in vitro. Second, we set up the repression assays in vivo to identify the promoters' activities and cell survival influenced by this direct interaction. As a result, overexpression of PTHrP and Bmi1 in HEK293 cells was shown to have an effect on p19Arf and Gal4 promoter activities in vivo. Thirdly, increased cell proliferation was detected in HEK293 cells and NIH 3T3 cells with overexpressed PTHrP and Bmi1 together. At the same time, I also discovered the elevation of cell survival rate in HEK293 and NIH 3T3 cells when PTHrP and Mel18 were expressed together. This study provides evidence that the hormone PTHrP physically and functionally interacts with Bmi1 and Mel18 to affect the activities of promoters in the nucleus and regulate cell proliferation. === La protéine Parathyroid hormone related-protein (PTHrP) joue un rôle très important dans la croissance et la différentiation cellulaire en plus d'être responsable de l'hypercalcémie induite par la malignité. Ce peptide est unique non seulement parce qu'il agit par l'intermediate de récepteurs transmembranaires, mais aussi parce qu'il est transloqué directement au noyau. Bmi-1, un peptide essentiel du PcG complexe, fonctionne comme un répresseur de transcription pour plusieurs gènes importants dans le développement et de l'organisme de la prolifération cellulaire. Cette fonction répressive régule l'expression des gènes cibles en induisant des modifications sur la chromatine (73). Des études publiées récemment démontrent que PTHrP influence l'expression moléculaire de Bmi-1 (95). Cependant, le mécanisme par lequel Bmi-1 contrôle PTHrP n'est pas encore bien documenté. Mon but premier est d'élucider les mécanismes moléculaires de cette interaction ensuite de trouver quelles conséquences fonctionnelles peuvent résulter de cette interaction. Au départ, la colocalisation de PTHrP et Bmi-1 a été démontrée dans le noyau de cellules HEK293. Ensuite, l'interaction entre Bmi-1 et PTHrP a été illustrée in vivo et in vitro. On a trouvé que c'est le N-Terminal qui est responsable des interactions in vivo et in vitro. De plus, la surexpression de PTHrP et Bmi-1 dans les cellules HEK293 provoque des effets minimes sur l'activité transcriptionelle des gènes et de l'expression du gène P19arf. En outre, la surexpression de PTHrP et Bmi-1 cause une augmentation du niveau de prolifération cellulaire dans les cellules HEK293 et NIH 3T3. En parallèle, j'ai découvert une augmentation du taux de survie des cellules HEK 293 et NIH 3T3 suite à surexpression des peptides PTHrP et Mel18. A été noteé ces études démontrent que l'hormone PTHrP interagit physiquement et est attaché fonctionnellement avec Bmi-1.