ETSバリアント転写因子5とc-Mycは、複合ETS/E-boxモチーフを介してヒトテロメラーゼ遺伝子プロモーターの抑制を緩和することに協力している

ETS variant transcription factor 5 and c-Myc cooperate in derepressing the human telomerase gene promoter via composite ETS/E-box motifs.

• Fan Zhang
• Shuwen Wang
• Jiyue Zhu

抄録

ヒトテロメラーゼ遺伝子（hTERT）は、ほとんどの体細胞で抑制されている。その抑制されたクロマチン環境において、転写因子がどのようにhTERTプロモーターを活性化するのかは不明である。ここでは、ETSファミリータンパク質であるETSバリアント転写因子5（ETV5）が、MCF10A細胞においてEGF（上皮成長因子）誘発性のhTERT発現を媒介していることを報告する。この活性化にはMYCプロトオンコジーンbHLH転写因子（c-Myc）が必要であり、hTERTプロモーターのクロマチン状態に依存していた。ヒト線維芽細胞のクロマチン化バクテリア人工染色体（BAC）レポーターを用いて、ETV5とc-Myc/MYC関連因子X（MAX）が、コアプロモーターを取り囲む2つの同一だが反転した複合Ets/E-boxモチーフを介して、相乗的にhTERTプロモーターを活性化することを発見した。いずれかのDNAモチーフのEtsまたはE-box部位を変異させると、活性化は停止し、相乗効果は減少または消失した。ETV5とc-Mycは互いにhTERTプロモーターへの結合を促進した。ETV5はテロメラーゼ陰性細胞と-陽性細胞の両方でhTERTプロモーターに結合したが、抑制されたhTERTプロモーターを活性化し、テロメラーゼ陰性細胞でのみヒストン修飾を変化させた。ETV5/c-Mycの相乗的な活性化は、キメラヒト/マウスBACレポーターの遠位調節エレメントが失われたため、hTERTプロモーターの抑制が緩和されると消失した。我々の結果は、c-MycとETSファミリータンパク質のETS/E-boxモチーフへの結合が、活性なプロモーター構成を誘導することでhTERTプロモーターの抑制を解除し、腫瘍形成時のhTERT活性化についての機械論的な洞察を提供することを示唆している。

The human telomerase gene (hTERT) is repressed in most somatic cells. How transcription factors activate the hTERT promoter in its repressive chromatin environment is unknown. Here, we report that the ETS family protein ETS variant transcription factor 5 (ETV5) mediates epidermal growth factor (EGF)-induced hTERT expression in MCF10A cells. This activation required MYC proto-oncogene bHLH transcription factor (c-Myc) and depended on the chromatin state of the hTERT promoter. Using chromatinized bacterial artificial chromosome (BAC) reporters in human fibroblasts, we found that ETV5 and c-Myc/MYC-associated factor X (MAX) synergistically activate the hTERT promoter via two identical, but inverted, composite Ets/E-box motifs enclosing the core promoter. Mutations of Ets or E-box sites in either DNA motif abolished the activation and reduced or eliminated the synergism. ETV5 and c-Myc facilitated each other's binding to the hTERT promoter. ETV5 bound to the hTERT promoter in both telomerase-negative and -positive cells, but it activated the repressed hTERT promoter and altered histone modifications only in telomerase-negative cells. The synergistic ETV5/c-Myc activation disappeared when hTERT promoter repression became relieved because of the loss of distal regulatory elements in chimeric human/mouse BAC reporters. Our results suggest that the binding of c-Myc and ETS family proteins to the Ets/E-box motifs derepresses the hTERT promoter by inducing an active promoter configuration, providing a mechanistic insight into hTERT activation during tumorigenesis.

© 2020 Zhang et al.