Ο ρόλος του παράγοντα TAF10 στη ρύθμιση της μεταγραφής ηπατικών γονιδίων

Abstract

Accurate and efficient transcription of eukaryotic genes by RNA polymerase II requires the combined activities of several protein complexes assembled at promoter regions. These include sequence-specific DNA-binding proteins, general transcription factors TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, and TFIIH, the Mediator complex and different coactivators. The TFIID complex composed of the TATA binding protein (TBP) and 14 TBP-associated factors (TAFs) is considered a central component of the transcription apparatus, owing to its multiple molecular functions. In order to better understand the function of the core transcription machinery in the regulation of tissue-specific genes during development, we studied animal models in which TAF10, a key component of TFIID, was conditionally inactivated in embryonic or adult liver. We show that hepatocyte-specific inactivation of TAF10 leads to the dissociation of TFIID into individual components and to the down-regulation of most hepatocyte-specific genes during embryonic life, with parallel defects in hepatocyte differentiation and proliferation, culminating in the failure of liver organogenesis. Contrary to embryos, transcription of the majority of the genes in the adult liver was not affected by TAF10 inactivation and TFIID disassembly and liver architecture and hepatocyte morphology remained normal for a considerable length of time, although the animals displayed a dwarf phenotype. The extent of changes in transcription of the affected genes was dependent on the timing of their activation during liver development, relative to that of TAF10 inactivation. Furthermore, TFIID dissociation from promoters leads to the re-expression of several postnatally silenced hepatic genes. Promoter occupancy analyses, combined with expression profiling demonstrate that, after the initial activation of genes, TAF10 (TFIID) is dispensable for ongoing transcription and that, in addition to its pivotal role in the initial activation of hepatic genes, TAF10 (TFIID) is also required for the developmental stage-specific repression of previously active genes. These data suggest that TAF10 (TFIID) actively participates in the regulation of the temporal pattern of gene expression

Η μεταγραφική ενεργοποίηση ενός γονιδίου απαιτεί τη συνδυασμένη δράση διαφόρων πολυπρωτεϊνικών συμπλόκων, των οποίων η συναρμολόγηση πραγματοποιείται στην περιοχή του υποκινητή των γονιδίων και οδηγεί στο σχηματισμό ενός ενεργού προεναρκτηρίου συμπλόκου της μεταγραφής (PIC). Έτσι, στους υποκινητές των γονιδίων βρίσκονται πρωτεΐνες που προσδένονται ειδικά στο DNA, οι γενικοί μεταγραφικοί παράγοντες TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIH, TFIIF, το σύμπλοκο του διαμεσολαβητή, συνενεργοποιητές και σύμπλοκα που επηρεάζουν τη δομή της χρωματίνης. Το σύμπλοκο TFIID, το οποίο αποτελείται από την πρωτεΐνη TBP και 14 TBP-associated factors (TAFs), έχει κεντρικό ρόλο στη μεταγραφική μηχανή, εξαιτίας των ποικίλων λειτουργιών του. Προκειμένου να μελετήσουμε σε βάθος το ρόλο της βασικής μεταγραφικής μηχανής στη ρύθμιση ιστο-ειδικών γονιδίων κατά την ανάπτυξη, πραγματοποιήσαμε ηπατοειδική απενεργοποίηση του TAF10, έναν από τους κύριους παράγοντες του TFIID συμπλόκου, στα στάδια της εμβρυϊκής και μεταγεννητικής ανάπτυξης του ποντικού. Η απενεργοποίηση του TAF10 οδηγεί σε αποσυναρμολόγηση του συμπλόκου TFIID, χωρίς να επηρεάζει τα επίπεδα του mRNA και της πρωτεΐνης των επιμέρους υπομονάδων του. Η αποδιοργάνωση του TFIID σχετίζεται με τη μείωση των επιπέδων έκφρασης της πλειονότητας των ηπατοειδικών γονιδίων στα TAF10KO έμβρυα και εμποδίζει τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση των ηπατοκυττάρων, με συνέπεια την ανεπιτυχή οργανογένεση του ήπατος σε αυτό το αναπτυξιακό στάδιο. Αναπάντεχα, η απουσία του TAF10 δεν επηρέασε την μεταγραφή της πλειονότητας των ηπατοειδικών γονιδίων σε ενήλικα TAF10KO ποντίκια, ενώ δεν φαίνεται να επηρεάζει ούτε την αρχιτεκτονική δομή του ήπατος και τη μορφολογία των ηπατοκυττάρων, που παραμένουν φυσιολογικά για ένα αρκετά