Regulation of microtubule stability is crucial for the maintenance of cell structure and function. Recent studies suggest that microtubules are also involved in cell signaling, but the underlying mechanisms are largely unknown. Here we show that a Drosophila homolog of human N-terminal acetyltransferase 9 (Nat9, CG11539) is essential for organ development by stabilizing microtubules. Reduced Nat9 causes severe developmental defects in different organs by inducing apoptotic cell death. Depletion of Nat9 in imaginal discs increases the level of phosphorylated JNK (pJNK), as a cause of cell death. Reduced JNK signaling components suppresses cell death and restores Nat9 RNAi phenotypes. We found that Nat9 co-localizes with microtubules in tissues and is physically associated with microtubules in vitro and in vivo. Overexpression of Nat9 enhances the stability of microtubule while its loss causes mitotic spindle defects. We show that Nat9 can acetylate the N-termini of both alpha and beta tubulin in vitro. Function of human Nat9 has not been characterized. We demonstrate that human Nat9 can rescue Nat9 RNAi phenotypes in flies, indicating their functional conservation. Further experiments revealed the relationship between Nat9 and Hippo signaling pathway. Knockdown of Nat9 rescues overproliferation phenotypes induced by upregulated Yki activity. Physical interactions between Mer and Nat9 as well as Tao1 and Nat9 were also identified. Downregulation of Nat9 suppresses Yki activity. This study suggests that Nat9 is crucial for stabilizing microtubules and that the stabilized microtubules inhibits JNK signaling to promote cell survival in developing organs and regulates Yki activity as well.
미세소관 안정성 조절은 세포의 구조와 기능의 유지에 필수적인 요소이다. 최근의 여러 연구를 통해 미세소관이 세포 내 신호전달 과정에도 기능한다는 것이 알려졌지만, 그 기작에 대해서는 거의 밝혀진 바가 없다. 본 연구는 N 말단 아세틸기 전이효소 9의 초파리 상동유전자가 (CG11539, Nat9) 미세소관 안정화를 통해 기관 발달에 필수적인 작용을 함을 밝히고자 한다. Nat9이 감소하면 세포예정사로 인해 다양한 기관에서 심각한 발생학적 결함들이 발생한다. 또한 초파리의 날개 발달 과정 중 Nat9을 감소시키면 인산화된 형태의 JNK (pJNK)의 양이 증가하여 세포의 사멸을 유도하게 된다. 이러한 증상은 JNK 신호전달체계를 억제하게 되면 완화 또는 회복되게 되는데, 이를 통하여 이전에 발생했던 발생학적 결함들이 JNK 신호전달체계에 의한 것임을 알 수 있다. 또한 Nat9 단백질이 미세소관과 서로 결합할 수 있음을 밝힌다. Nat9 단백질은 미세소관에 결합함을 통하여 미세소관을 안정시키는데, 이에 따라 Nat9 단백질의 소실은 미세소관의 안정성을 감소시키는 결과를 가져오게 된다. 위 결과는 in vitro 와 in vivo 상에서 검증되었다. 또한 Nat9 단백질이 미세소관의 기본 단위체인 tubulin 단백질의 N 말단에 아세틸기를 붙여주는 효소 활성을 지니고 있음을 밝힌다. Nat9의 소실은 JNK 신호전달과 미세소관 안정성 둘 모두에 이상을 일으키는데, 이 둘은 서로 필요충분조건으로 작용하여 기관 발단에 영향을 준다. 위 결과들을 토대로 JNK 신호전달 과정과 미세소관 안정성 사이에 밀접한 연관이 있으며, 그 과정에 Nat9 유전자가 깊이 관여하고 있음을 제안하는 바이다.
