Maintenance of telomeres is required for sustained cell proliferation, and thus activation of telomerase is critical for cellular immortalization and malignant transformation. In human cells, telomerase activity is tightly regulated by the expression of its catalytic subunit, human telomerase reverse transcriptase (hTERT). hTERT is expressed in many human tumor cells, but not in most normal human somatic cells. Here we present the direct role of Sp1 in these differential activities of the hTERT gene in normal and tumor cells. Mutational analyses have identified regulatory DNA sequences for Sp1 in the hTERT promoter which act as the repressive element in normal cells, but as the activating element in tumor cells. We found that the N-terminal domain of Sp1 specifically interacts with histone deacetylase (HDAC) and recruits HDAC onto the endogenous hTERT promoter in normal human fibroblasts, but not in human tumor cell lines. Consistent with this, the N-terminal domain of Sp1 exhibits opposing intrinsic transcriptional activities, acting as an activator in tumor cells, but as a repressor in normal cells. Furthermore, when overexpressed, the N-terminal domain of Sp1 acts as dominant-negative mutant, relieving the repression of the hTERT promoter in normal human somatic cells, but blocking the de-repression of the hTERT promoter in human tumor cells.
Taken together, these results suggest that Sp1 is actively engaged in the transcriptional repression of hTERT in normal somatic cells, and in the activation of hTERT in tumor cells, by its differential interaction with HDAC through its N-terminal domain
세포가 증식을 지속하기 위해서는 telomere가 유지되어야 한다. Telomerase의 활성은 세포의 immortality 획득과 암화과정에서 매우 중요한 역할을 한다. 인간 세포에서 telomerase의 활성은 catalytic subunit인 human telomerase reverse transcriptase(hTERT) 유전자의 발현에 의해 긴밀하게 조절된다. 대부분의 인간 정상세포에서는 hTERT 유전자가 전혀 발현되지 않는 반면, 인간 암세포에서는 높은 수준으로 발현되고 있다.
본 연구에서는 Sp1이 인간 정상세포와 암세포의 hTERT 유전자 활성 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 찾아내었다. 첫째, hTERT내의 Sp1에 대한 DNA sequence의 mutational analysis를 통해 인간 정상세포에서 repressive element로 작용하는 element가 암세포에서는 activating element로 작용한다는 것을 알게 되었다. Sp1의 N-terminal domain이 histone deacetylase(HDAC)와 결합하며, 인간 정상세포에서는 Sp1의 N-terminal domain이 endogenous hTERT로 HDAC를 끌어들이나, 암세포에서는 끌어들이지 않는다는 것을 확인 할 수 있었다. 이와 일관되게 Sp1의 N-terminal domain에 대한 intrinsic transcriptional activity가 암세포에서는 activator로 작용하나, 정상세포에서는 repressor로 작용한다는 것을 확인하였다. 또한 dominant negative mutant로 작용하는 Sp1의 N-terminal domain을 과 발현 시킨 결과 인간 정상세포에서는 hTERT promoter의 억제가 경감되고, 인간 암세포에서는 hTERT promoter의 derepression이 차단됨을 확인하였다.
본 논문의 일련의 연구 결과로 인간 정상세포에서는 Sp1이 hTERT 유전자의 전사 억제에 관여하고 암세포에서는 hTERT 유전자의 전사 활성에 관여하며, 이는 Sp1의 N-terminal domain을 통한 HDAC과의 interaction 차이에 의한 것임을 확인하였다.
