LINC, a novel protein complex involved in the regulation of G2/M genes

• Main Author: Schmit, Fabienne
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2008
• Subjects: Zellzyklus; Transkription; ddc:570
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/3213; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-29336; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-29336; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/3213/Dissertation_Fabienne_Schmit.pdf

Regulated progression through the cell cycle is essential for ordered cell proliferation. One of the best characterized tumor suppressors is the retinoblastoma protein pRB, which together with the E2F transcription factors regulates cell cycle progression. In the model organisms Drosophila melanogaster and Caenorhabditis elegans, RB/E2F containing multiprotein complexes have been described as transcriptional regulators of gene expression. This work first describes a homologous complex in human cells named LINC (for LIN complex). It consists of a stable core complex containing LIN-9, LIN-37, LIN-52, LIN-54 and RbAp48. This core complex interacts cell cycle-dependently with different pocket proteins and transcription factors. In quiescent cells, LINC associates with p130 and E2F4. In S-phase cells these interactions are lost and LINC binds to B-MYB and p107. The transient knock-down of LIN-54 in primary fibroblasts, as the depletion of LIN-9, leads to cell cycle defects. The cells are delayed before the entry into mitosis. This effect is due to the fact that the knock-down of LINC components leads to the downregulation of cell cycle genes responsible for the entry into and exit from mitosis as well as for checkpoints during mitosis. These LINC target genes are known E2F G2/M target genes, which are expressed later than the classical G1/S E2F target genes. The transcriptional regulation by LINC is a direct effect as LINC binds to the promoters of its target genes throughout the cell cycle. LINC contains three DNA-binding proteins. E2F4 and B-MYB, which cell cycle-dependently bind to LINC, are known DNA-binding transcription factors. Additionally, it is show here that the LINC core complex member LIN-54 also directly binds to the promoter of a LINC target gene. Although the exact molecular mechanism of LINC function needs to be analyzed further, data in this work provide a model for the delayed activation of G2/M target genes. B-MYB, a G1/S E2F target gene, binds to LINC upon its expression in S-phase. Then only LINC is a transcriptional activator that induces the expression of the G2/M genes. This provides an explanation for the delayed expression of these E2F G2/M target genes. === Die Regulation des Zellzyklus ist unerlässlich für die fehlerfreie Zellteilung. Einer der am Besten charakterisierten Tumorsuppressoren ist das Retinoblastom-Protein pRB, welches zusammen mit den E2F Transkriptionsfaktoren den Zellzyklus reguliert. In den Modellorganismen Drosophila melanogaster und Caenorhabditis elegans wurden Multiproteinkomplexe beschrieben, die pRB und E2F Homologe enthalten und transkriptionell die Expression von Zielgenen regulieren. Diese Arbeit beschreibt erstmals LINC, einen homologen Komplex in humanen Zellen. Der LIN-Kernkomplex besteht aus LIN-9, LIN-37, LIN-52, LIN-54 and RbAp48 und assoziiert zellzyklus-abhängig mit Pocket Proteinen und Transkriptionsfaktoren. In ruhenden Zellen (G0) assoziiert LINC mit p130 und E2F4. In der S-Phase verlassen p130 und E2F4 den Komplex und B-MYB und p107 interagieren mit LINC. Die transiente Depletion von LIN-54, ebenso wie die Depletion von LIN-9, führt zu Defekten im Zellzyklus. Die „knock-down“-Zellen treten verzögert in die Mitose ein. Dies konnte darauf zurückgeführt werden, dass die Depletion von LINC Mitgliedern Gene herunterreguliert, die für den Eintritt in und den Austritt aus der Mitose, sowie für Regulationsprozesse während der Mitose verantwortlich sind. Diese LINC Zielgene wurden bisher als G2/M E2F Zielgene beschrieben, welche verglichen mit klassischen E2F Zielgenen verzögert exprimiert werden. Die transkriptionelle Regulation durch LINC ist ein direkter Effekt, da LINC in G0 und in der S-Phase an die Promotoren seiner Zielgene bindet. LINC enthält drei DNA-bindende Proteine. Die zellzyklus-abhängigen Komponenten von LINC E2F4 und BMYB sind bekannte DNA-bindende Transkriptionsfaktoren. Zusätzlich konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass das LINC Kernprotein LIN-54 direkt an den Promoter eines LINC Zielgens, cdc2, bindet. Obwohl der genaue molekulare Mechanismus für die Funktion von LINC noch genauer untersucht werden muss, liefern Daten in dieser Arbeit ein Modell für die verzögerte Expression von G2/M Genen. B-MYB ist selbst ein E2F Zielgen und bindet an LINC sobald es exprimiert wird. Erst die Assoziation von B-MYB an LINC in der S-Phase macht LINC zu einem transkriptionellen Aktivator G2/M-spezifischer Gene. Dies erklärt die verzögerte Expression dieser E2F G2/M Zielgene.