非カノニカルPRC1集合体と疾患におけるBCOR PUFDの構造と役割

Structure and Role of BCOR PUFD in Noncanonical PRC1 Assembly and Disease.

• Sarah J Wong
• Olga Senkovich
• Jason A Artigas
• Micah D Gearhart
• Udayar Ilangovan
• David W Graham
• Kelsey N Abel
• Tianrong Yu
• Andrew P Hinck
• Vivian J Bardwell
• Chongwoo A Kim

抄録

ポリコム群抑制複合体1（PRC1）は、転写を制御する多タンパク質集合体である。ポリコム群リングフィンガー1タンパク質（PCGF1）は、BCOR（BCL-6-interacting corepressor）またはそのパラログであるBCOR-like 1（BCORL1）との直接的な相互作用を介して、PRC1.1と呼ばれる非カノニカルPRC1バリアントのアセンブリーにおいて中心的な役割を果たしている。これまでの構造研究により、BCORL1のC末端PUFDドメインがPCGF1のRAWULドメインとヘテロ二量化し、ヒストン脱メチル化酵素KDM2Bと結合する新しいタンパク質-タンパク質結合界面を形成することが明らかになっています。ここでは、BCORとBCORL1のPUFDがKDM2Bと結合する能力に違いがあることを示した。BCORL1とは異なり、BCORのPUFDだけではKDM2Bと安定には集合しない。そのため、BCORのPUFDのN末端に付加的な残基が必要であることが明らかになった。BCOR PUFD単独の核磁気共鳴（NMR）構造決定とN緩和時間測定から、PCGF1とKDM2Bの結合に重要なBCOR PUFDの末端が無秩序であることが示された。このことは、BCOR PUFDの末端がPCGF1と結合することで構造的に秩序を持ち、それがKDM2Bと安定に結合するという階層的な集合様式を示唆している。特に、小児腎臓腫瘍や脳腫瘍の原因となる内部タンデム重複（ITD）は、PUFD末端にマップされている。BCORのITDとの結合研究から、ITDはPRC1.1の組み立てを阻害することが示唆され、PRC1.1を組み立てる能力の喪失が腫瘍形成を促進する重要な分子イベントであることが示唆された。

Polycomb repression complex 1 (PRC1) is a multiprotein assembly that regulates transcription. The Polycomb group ring finger 1 protein (PCGF1) is central in the assembly of the noncanonical PRC1 variant called PRC1.1 through its direct interaction with BCOR (BCL-6-interacting corepressor) or its paralog, BCOR-like 1 (BCORL1). Previous structural studies revealed that the C-terminal PUFD domain of BCORL1 is necessary and sufficient to heterodimerize with the RAWUL domain of PCGF1 and, together, form a new protein-protein binding interface that associates with the histone demethylase KDM2B. Here, we show that the PUFD of BCOR and BCORL1 differ in their abilities to assemble with KDM2B. Unlike BCORL1, the PUFD of BCOR alone does not stably assemble with KDM2B. Rather, additional residues N-terminal to the BCOR PUFD are necessary for stable association. Nuclear magnetic resonance (NMR) structure determination and N relaxation time measurements of the BCOR PUFD alone indicate that the termini of the BCOR PUFD, which are critical for binding PCGF1 and KDM2B, are disordered. This suggests a hierarchical mode of assembly whereby BCOR PUFD termini become structurally ordered upon binding PCGF1, which then allows stable association with KDM2B. Notably, internal tandem duplications (ITDs) leading to pediatric kidney and brain tumors map to the PUFD termini. Binding studies with the BCOR ITD indicate the ITD would disrupt PRC1.1 assembly, suggesting loss of the ability to assemble PRC1.1 is a critical molecular event driving tumorigenesis.