One of great advance in twenty years is that the 26S proteasome, known only as a molecular trashcan before, actually governs many cellular processes non-proteolytically. Cumulative evidence indicates that the proteasome is important for recruitment of activators and co-activators to promoters, ubiquitin-dependent histone modification, transcriptional elongation, maturation of mRNA via the facilitation of mRNA export from the nucleus to the cytoplasm and DNA repair. Here, I found unique evidences that the base sub-complex of the proteasome is involved in suppressing cryptic transcription initiation by interacting with yChd1p which has ATP-dependent chromatin remodeling activity and known to be important for H3K36 methylation. I found that non-proteolytic mutant of the proteasome, sug1-25, showed increased H3K4 methylation level in cryptic TATA site and was sensitive to pGal1-FLO8-His3 reporter assay. Moreover, double mutation of the 19S RP and CHD1 gene generates more short transcripts in FLO8 region. These data implicate that base complex of 26S proteasome is involved in cryptic transcription. Interestingly, biochemical activity of yChd1p is stimulated by the 19S RP in the presence of ATP. This study describes direct link between the non-proteolytic role of proteasome and cryptic transcription and provides specific mechanism governs the phenomenon above.
Keywords: 19S proteasome, Cryptic transcription, yChd1p, Nucleosome remodeling
최근 20년간 생명과학에서의 눈부신 발전 중의 하나는 그 이전 시대까지는 단지 분자적인(molecular) 쓰레기통으로만 알려져 있던 26S 프로테오좀(proteasome)이 세포가 살아가는 데 필요한 여러 과정들을 단백질분해(proteolysis)와는 상관없이 조절 한다는 사실을 알아낸 것이다. 오랜 기간의 연구를 통하여 프로테오좀은 프로모터(promoter) 지역에서 전사 활성화 단백질(transcription activator)와 도움 단백질(co-activoator)의 고용(recruitment), 유비퀴틴과 연관된 히스톤 단백질의 조절(modification), 전사 신장(transcription elongation), mRNA가 핵공을 통해 세포질로 나가는 것의 조절을 통한 mRNA의 성숙(maturation) 및 DNA의 수리에 중요하다는 사실을 알아내었다.
본 연구에서는 프로테오좀의 단백질분해에 상관없는 역할(non-proteolytic role)이 cryptic 전사를 억제하는데 중요하며 이와 관련된 작용기작(mechanism)을 밝혀내었다. 즉, 프로테오좀의 돌연변이는 대표적인 전사활성화의 표지인 메틸화 된 히스톤 H3K4 단백질의 양이 프로모터 지역이 아닌 이미 알려진 cryptic 전사 시작 지역에서 증가하며, pGAL1-FLO8-His3 리포터 실험에서 cryptic 전사를 억제 하지 못하는 것을 찾아내었다. 또한, 이러한 현상을 일으키는데 프로테오좀 혼자만 관여하는 것이 아니라 많은 관련 인자들 중 ATP 의존형 염색질 리모델링 단백질은 yChd1p가 필요하다는 것을 FLO8유전자의 길이에 따른 mRNA양을 조사하여 증명했다. 마지막으로 프로테오좀이 yChd1 단백질의 생화학적 활성을 더욱 증진시킨다는 것을 in vitro 에서 증명하여 cryptic 전사과정의 억제에 관여하는 프로테오좀 복합체의 작용기작을 처음으로 규명하였다.
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핵심어: 19S 프로테오좀, Cryptic전사, yChd1p, 뉴클레오좀 리모델링
