プロテアソーム活性化因子であるPA200は、神経芽腫細胞においてミトコンドリアを選択的に阻害すると、細胞生存に関わる遺伝子の発現を制御する

The proteasome activator PA200 regulates expression of genes involved in cell survival upon selective mitochondrial inhibition in neuroblastoma cells.

• Abdennour Douida
• Frank Batista
• Agnieszka Robaszkiewicz
• Pal Boto
• Azzam Aladdin
• Mónika Szenykiv
• Rita Czinege
• László Virág
• Krisztina Tar

抄録

保存されたBlm10/PA200活性化因子は、プロテアソームコアに結合し、ペプチドとタンパク質のターンオーバーを促進する。Blm10/PA200タンパク質は、プロテアソームペプチダーゼ活性を高め、構造化されていないプロテアソーム基質の分解を促進する。しかし、疾患細胞におけるPA200の正確な役割についての知見はまだ限られています。ここでは、PA200を安定的にノックダウンすると、ATP合成酵素阻害剤であるオリゴマイシンで処理した後、S期の細胞数が有意に増加することを示している。しかし、複合体I阻害剤であるロテノンに曝露した後、PA200をノックダウンされた細胞は、アポトーシスを示すサブG1およびG2/M期にあることが明らかになった。収集したリードのクロマチン免疫沈降（ChIP）とChIP-seqデータの解析から、SH-SY5Yのゲノム中にPA200が濃縮された領域があることが示唆された。その結果、転写開始点付近にPA200タンパク質のピークがあることがわかった。また、遺伝子オントロジーアノテーションの結果、抗PA200 ChIPによりプロモーターが濃縮された遺伝子は、増殖、タンパク質修飾、代謝などの細胞内プロセスの制御に寄与していることが明らかになった。選択的なミトコンドリア阻害剤は、ゲノム中のPA200の再分布を誘導し、いくつかの遺伝子のプロモーターからタンパク質が取り出され、他の遺伝子に結合するようになった。以上の結果から、PA200はプロテアソームの代替活性化因子としての役割に加えて、転写レベルで細胞の恒常性を制御する可能性があることが示唆された。

The conserved Blm10/PA200 activators bind to the proteasome core and facilitate peptide and protein turnover. Blm10/PA200 proteins enhance proteasome peptidase activity and accelerate the degradation of unstructured proteasome substrates. Our knowledge about the exact role of PA200 in diseased cells, however, is still limited. Here, we show that stable knockdown of PA200 leads to a significantly elevated number of cells in S phase after treatment with the ATP synthase inhibitor, oligomycin. However, following exposure to the complex I inhibitor rotenone, more PA200-depleted cells were in sub-G1 and G2/M phases indicative of apoptosis. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) and ChIP-seq data analysis of collected reads indicate PA200-enriched regions in the genome of SH-SY5Y. We found that PA200 protein peaks were in the vicinity of transcription start sites. Gene ontology annotation revealed that genes whose promoters were enriched upon anti-PA200 ChIP contribute to the regulation of crucial intracellular processes, including proliferation, protein modifications and metabolism. Selective mitochondrial inhibitors induced PA200 redistribution in the genome, leading to protein withdrawal from some gene promoters and binding to others. Collectively, the results support a model in which PA200 potentially regulates cellular homeostasis at the transcriptional level, in addition to its described role as an alternative activator of the proteasome.

© 2020 The Authors. Journal of Cellular and Molecular Medicine published by Foundation for Cellular and Molecular Medicine and John Wiley & Sons Ltd.