Der Transkriptionsfaktor CCAAT/enhancer-binding protein α (C/EBPα) kontrolliert Zellzyklusarrest und terminale Differenzierung von neutrophilen Granulozyten und Adipozyten. Mutationen von C/EBPα treten häufig im Zusammenhang mit akuter myeloischer Leukämie auf. Massenspektrometrische Untersuchungen zeigten, dass C/EBPα an mehreren konservierten Argininen citrunilliert ist, einschließlich R297 in der C-terminalen basischen Region von C/EBPα. Mutationen von C/EBPα R297 wurden bereits beschrieben, weshalb der Schwerpunkt dieser Arbeit auf die Analyse der Modifikation dieses Aminosäurerestes gelegt wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass die Peptidyl-Arginin-Deaminase (PADI4) mit C/EBPα interagiert und an mehreren Aminosäureresten citrunilliert. Citrunillierung oder Mutation von R297 beeinflusst die Aktivität von C/EBPα, einschließlich DNA-Bindung und Interaktion mit Partnerproteinen. Mutationsanalysen legen nahe, dass die positive Ladung des Aminosäurerestes R297 für die Bindung an cis-regulatorische DNA-Elemente, Protein Interaktionen, Genaktivierung, Fettzelldifferenzierung und Zellzyklusarrest ausschlaggebend ist. Knock-down von PADI4 in der myeloischen Vorläufer-Zelllinie 32D oder in der leukämischen U937 Zelllinie induziert Granulozyten-Differenzierung, möglicherweise durch Blockierung der PADI4-vermittelten Citrunillierung und Inaktivierung von C/EBPα. Zusammengefasst ergibt sich aus den Daten, dass PADI4 die positiv-geladene Seitenkette von C/EBPα R297 in eine ungeladene, citrunillierte Form umwandelt, die die Assoziation mit DNA destabilisiert und die C/EBPα-E2F-Interaktion beeinflusst, was wiederum das Gleichgewicht zwischen Proliferation und Differenzierung bestimmt. / The transcription factor CCAAT/enhancer-binding protein α (C/EBPα) coordinates cell cycle arrest and terminal differentiation of neutrophil granulocytes and adipocytes. Mutations in C/EBPα are frequently associated with acute myeloid leukemia. Mass spectrometric analysis revealed that citrullination occurred on multiple conserved C/EBPα arginine residues including R297 in the C/EBPα basic region. C/EBPα R297 was previously reported to be mutated in acute myeloid leukemia and we therefore focused on the modification this residue. Data presented here show that peptidylarginine deiminase 4 (PADI4) interacts with and citrullinates C/EBPα at several sites. Citrullination or mutation of R297 dramatically changed C/EBPα activities, including DNA binding and interaction with protein partners. Mutational analysis demonstrated that the positive charge of residue R297 was critical for binding to cis-regulatory sites on DNA, gene activation, adipocytic differentiation, and cell cycle arrest. Knock down of PADI4 in the myeloid precursor cell line 32D or U937 leukemia cells induced granulocyte differentiation, potentially through relieving PADI4 mediated citrullination and inactivation of C/EBPα. Taken together, the data suggest that PADI4 converts the positive C/EBPα R297 side chain to the non-charged citrulline side chain which destabilizes the association with DNA and affects C/EBPα - E2F interaction that determines the balance between proliferation and differentiation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17272 |
| Date | 09 November 2012 |
| Creators | Liu, Qingbin |
| Contributors | Leutz, Achim, Heinemann, Udo, Sommer, Thomas |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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