Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6913
Modulation
of Androgen Receptor Action by the Cochaperone BAG-1L
Liubov
Shatkina
Abstract
Androgen
receptor (AR) is a cytoplasmic protein that becomes translocated into the
nucleus after hormone binding and induces or represses the expression of its
target genes. Several factors have been identified as interacting partners and
modulators of the action of the AR. One of them is BAG-1L, a member of a family
of co-chaperones, nucleotide exchange factor for the molecular chaperone Hsp70.
BAG-1L enhances hormone-dependent transactivation by AR in prostate cancer
cells. In the present work the molecular mechanism of the BAG-1L-mediated regulation
of the AR has been studied. Deletion studies revealed that the t5 region in the
N-terminus of the AR is the target for BAG-1L action, though the C-terminus of
the AR also contribute to the BAG-1L-mediated enhancement of the
transactivation function of the AR. On the part of the BAG-1L, experiments with
deletion mutants showed that both the last 47 C-terminal and the first 70
N-terminal amino acids are important for the BAG-1L-mediated increase in
transactivation by the AR. This N-terminal region of BAG-1L contains a nuclear
localization signal, but it was determined that in addition to nuclear
targeting, this region of BAG-1L is also actively involved in its function. In
vitro binding studies demonstrated that the N-terminal sequences of BAG-1L interact
with the C-terminus of the AR, and the C-terminus of BAG-1L with the N-terminus
of the AR to a region between amino acids 360 and 554 (also termed t5 domain).
Thus these results identify BAG-1L as a bridging molecule for the N- and
C-termini interaction of the AR, which is known to be important in the function
of the receptor. As the C-terminus of BAG-1L also binds to the molecular
chaperone Hsp70, involvement of this region of BAG-1L in the enhancement of the
AR function was also analyzed. Overexpression of the Hsp70 increased the
enhancing effect of BAG-1L on transactivation by the AR. Furthermore, chromatin
immunoprecipitaion experiment showed the hormone dependent recruitment of
Hsp70, BAG-1L and AR to the prostate specific antigene promoter in the AR
positive 22Rv1 prostate carcinoma cells. These studies therefore provide a
model for the regulation of the transactivation function of the AR by a
cochaperone, where the cochaperone BAG-1L and the molecular chaperone Hsp70
form a ternary complex with the AR at an androgen-regulated promoter.
Modulation der Androgenrezeptorwirkung durch das
Kochaperon BAG-1L
Zusammenfassung
Beim Androgenrezeptor (AR) handelt es sich um ein
zytoplasmatisches Protein, welches nach Hormonbindung in den Kern wandert und
die Expression seiner Zielgene induzieren oder reprimieren kann. Es gibt
mehrere Faktoren, welche als Interaktionspartner und Modulatoren der AR-Wirkung
bekannt sind. Einer dieser Faktoren ist BAG-1L, ein Mitglied einer Genfamilie von
Kochaperonen, welche als Nukleotid-Austausch-Faktoren für das molekulare
Chaperone Hsp70 wirken. BAG-1L
verstärkt die Hormon-abhängige Transaktivierung des AR in
Prostatakarzinomzellen.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Mechanismus
untersucht, welcher der durch BAG-1L vermittelten Regulation des AR zugrunde
liegt. Deletionsstudien im AR-Protein zeigten, daß die t5-Region im N-Terminus
des AR die entscheidende Stelle für die Wirkung von BAG-1L ist, auch wenn der
C-Terminus des AR ebenfalls eine Rolle bei der über BAG-1L vermittelten
Verstärkung seiner Transaktivierungsfunktion spielt.
In Bezug auf BAG-1L zeigten Experimente mit
Deletionsmutanten, daß sowohl die letzten 47 C-terminalen, als auch die ersten
70 N-terminalen Aminosäuren dieses Proteins wichtig für den über BAG-1L
vermittelten Anstieg der Transaktivierung des AR sind. Diese N-terminale Region
von BAG-1L enthält ein nukleäres Lokalisationssignal. Darüber hinaus konnte
festgestellt werden, daß diese Region von BAG-1L eine wichtige Rolle bei der
Wirkung von BAG-1L spielt.
Durch in-vitro-Bindungsstudien gelang es
nachzuweisen, daß die N-terminalen Sequenzen von BAG-1L mit dem C-Terminus des
AR interagieren und daß der C-Terminus von BAG-1L mit dem N-Terminus des AR im
Bereich der Aminosäuren 360 und 554 (auch als t5-Domäne bezeichnet)
interagiert. Anhand dieser Ergebnisse konnte BAG-1L als Brückenmolekül für die
N- und C-terminale Interaktion des AR, welche eine wichtige Rolle für dessen
Funktion spielt, identifiziert werden.
Da der C-Terminus von BAG-1L zusätzlich an das
molekulare Chaperon Hsp70 bindet, wurde untersucht, ob diese Region von BAG-1L
ebenfalls in die Verstärkung der AR-Wirkung involviert ist. Durch
Überexpressionsstudien von Hsp70 konnte der Effekt von BAG-1L auf die
Transaktivierung des AR verstärkt werden. Zusätzlich zeigten
Chromatin-Immunopräzipitationsexperimente die hormonabhängige Rekrutierung von
Hsp70, BAG-1L und AR an den PSA (prostate specific antigen)-Promotor in
22Rv1-Prostatakarzinomzellen, welche den AR exprimieren.
Mit Hilfe dieser Studien gelang es, ein Modell für
die Regulation der Transaktivierungsfunktion des AR durch ein Kochaperon zu
entwerfen, bei dem das Kochaperon BAG-1L und das molekulare Chaperon Hsp70 mit
dem AR einen ternären Komplex im Promotorbereich eines Androgen-regulierten
Genes bilden.
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