Wissenschaftliche Berichte – FZKA 6587

Zusammenfassung

Glukokortikoide finden aufgrund ihrer anti-inflammatorischen und immunsuppressiven Wirkung eine breite therapeutische Anwendung. Die Wirkung von Glukokortikoiden wird in der Zelle durch den Glukokortikoidrezeptor vermittelt, der als ligandenabhängiger Transkriptionsfaktor die Expression von Genen in verschiedenster Weise beeinflussen kann.

Zum einen bindet der GR an DNA-Sequenzen in den Promotoren hormoninduzierbarer Gene und aktiviert die Transkription dieser Zielgene. Zum anderen ist der GR auch in der Lage die Aktivität anderer Transkriptionsfaktoren wie z.B. AP-1 und NF-kB durch eine Protein-Protein-Wechselwirkung zu hemmen. Die Repression immunregulatorischer Gene ist vermutlich die molekulare Grundlage der immunsuppresiven Wirkung von Cortison.

Bisherige Arbeiten deuten darauf hin, daß eine simple AP-1-GR Interaktion zur Erklärung dieser Repression nicht ausreicht, sondern daß an der AP-1 Repression durch den GR noch weitere Proteine beteiligt sind.

Das Ziel dieser Arbeit war zusätzliche Faktoren der AP-1 Repression durch den GR zu identifizieren. Sie sollten in der Hefe mit Hilfe eines Zwei-Hybrid Systems als Glukokortikoidrezeptor interagierende Proteine identifiziert werden. Hierzu wurde eine transkriptionell inaktive GR-Mutante hergestellt, deren Repressionkapazität nicht beeinflußt war. Durch den Two-Hybrid Screen wurden bisher unbekannte Proteine isoliert, die hormonabhängig mit dem GR interagieren. Eines dieser Isolate, Trip6, wurde bereits früher als Partnerprotein des ebenfalls AP-1 reprimierenden Thyroidhormon- bzw. des Retinsäurerezeptors RXR identifiziert.

In dieser Arbeit erfolgte die funktionelle Charakterisierung des Trip6-Proteins. Trip6 ist ein hauptsächlich nukleäres Protein und existiert in verschiedenen Spleißformen. Trip6 enthält in seinem C-Terminus drei Lim-Domänen, die als Oberflächen für die Interaktion mit weiteren Proteinen dienen können. Neben der Interaktion mit dem GR ist Trip6 auch in der Lage mit der AP-1 Komponente cFos und der NF-kB Untereinheit RelA zu interagieren. Zudem ist Trip6 ein effektiver transkriptioneller Repressor, der keine Homologie zu bisher beschriebenen Kofaktoren des GR hat. Die Erniedrigung der endogenen Trip6-Proteinmenge zeigte, daß Trip6 eine zentrale Rolle für die AP-1 Repression spielt.

Zusammenfassend ergibt sich für die AP-1 Repression das folgende Modell; durch die Ausbildung eines Multiproteinkomplexes zwischen AP-1, GR und Trip6, bringt Trip6 seine Repressorfunktion in die direkte Umgebung von AP-1 und hemmt somit dessen transkriptionelle Aktivität. Da Trip6 auch mit RelA interagieren kann, könnte Trip6 ein genereller Faktor für die Repression über Protein-Protein-Wechselwirkungen darstellen.

Diese Arbeit trägt nicht nur zu einem detaillierteren mechanistischen Verständnis der GR abhängigen AP­1 Repression bei, sondern definiert auch eine neue Klasse von Kofaktoren des GR.

Identification of novel cofactors involved in AP-1 repression by the glucocorticoid receptor

Abstract

Glucocorticoids are widely used as anti-inflammatory and immunosuppressive drugs. Within the cell they bind to the Glucocorticoid receptor (GR), a ligand-dependent transcription factor (TF), which is able to modulate gene expression in various ways. Firstly, GR is able to bind directly to DNA sequences in the promotor region of hormone-inducible target genes. Secondly, GR is also able to inhibit transcriptional activity of other TFs like AP-1 and NF-kB. The repression of immunoregulatory genes by GR presumably is the molecular basis of the immunosuppressive effects of cortison.

The negative crosstalk presumably involves protein-protein-interactions of GR and the other TFs. Up to know there is strong evidence that a direct binding of GR and AP-1 is not sufficient, but that additional factors are involved in the negative crosstalk.

The aim of this work was to identify the additional factors for AP-1 repression. To isolate these factors, a Two-Hybrid Screen was used to isolate GR interacting proteins. For this purpose, a GR mutant was generated which was transcriptionally inactive but still showed normal repression capacity. With the help of the Two-Hybrid Screen several previously unknown partner proteins which interact with GR in a hormone-dependent manner were identified. One of these called Trip6 was formerly identified as a partner protein of the Thyroid hormone receptor (TR) and the Retinoic acid receptor (RXR), both of which are also able to repress AP-1 activity. In this work Trip6 was functionally characterised.

Trip6 is a mainly nuclear protein, which exists in several different splice forms. The C-terminus of Trip6 contains 3 Lim-domains, which can serve as interaction surfaces for other proteins. Besides the interaction with GR, Trip6 also interacts with the AP-1 component cFos and the NF-kB subunit RelA. Moreover, Trip6 is a transcriptional repressor, which shows no homology to other known corepressors. Reduction of the endogenous Trip6 protein amount by antisense techniques showed that Trip6 plays a key role in AP-1 repression. In conclusion the following model was developed: a multiprotein complex forms between AP-1, GR and Trip6. Trip6 is thereby able to bring its repressive function into the direct environment of AP-1 and thereby inhibits transcriptional activity. As Trip6 is also able to interact with RelA, Trip6 may be a general factor mediating transcriptional repression by GR.

This work does not only contribute to a more detailed mechanistic understanding of GR dependent AP-1 repression, but also defines a novel class of cofactors of GR.