Liver X Receptor β의 전사활성 조절인자 Topoisomerase IIα의 functional subdomain 분석

Abstract

Liver X Receptor (LXR)은 핵수용체 중 하나로 생체 내 지질대사를 유전자 발현을 통해 조절하는 역할을 한다. LXR은 역콜레스테롤 수송에 관여하는 ABCA1, ABCG1의 transcription을 조절하기 때문에 동맥경화의 좋은 치료 표적이 되기도 하지만, 지질합성을 조절하는 SREBP-1의 transcription에도 영향을 주고 있기 때문에 지방간 생성을 일으키는 원인이기도 하다. 선행연구에서 Topoisomerase IIα가 LXR의 isoform 중 하나인 LXRβ와 interaction하여 transcription을 조절하는 전사조절인자 기능을 가지고 있다는 것을 확인하였다. 게다가 Topoisomerase IIα는 LXRβ의 전사조절인자로서 ABCA1, ABCG1의 transcription에는 영향을 주지만 SREBP-1c의 transcription에는 영향을 주지 않는다는 것을 확인하였다. Topoisomerase II는 두가지 isoform인 Topoisomerase IIα (TOP2A)와 Topoisomerase IIβ (TOP2B)를 가지고 있고, 두 isoform은 79%의 homology를 보인다. isoform인 TOP2B도 LXRβ의 전사활성에 영향을 주는지 확인하고자 luciferase promoter assay를 진행하였고, 이 때 LXRβ의 활성이 TOP2B에 의해서는 증가하지 않음을 확인하였다. 이는 isoform간의 높은 homology에도 불구하고 TOP2A만이 LXRβ의 특이적인 coactivator function을 가지는 것을 의미한다. 또한 본 연구실에서 TOP2A의 248-692 amino acid 부분(TOP2A- II)만으로도 LXRβ의 coactivator로서 기능한다는 것을 확인한 바 있기에, 그 부분과 상응하는 TOP2B의 homology를 비교하여 TOP2B의 269-713 amino acid 부분(TOP2B-II) fragment를 제작하였다. 두 fragment의 전사조절인자로서 활성을 확인하고자 luciferase promoter assay를 통해 promoter activity를 측정하였다. TOP2A-II 부분과의 91%의 높은 homology에도 불구하고 TOP2B full length와 마찬가지로 TOP2B-II에 의한 증가가 보이지 않았으며, LXRβ와의 interaction에 있어서도 TOP2A-II와 차이를 보였다. 매우 비슷한 부분의 fragment에서도 전사조절인자로서의 기능적 차이를 보였기 때문에 두 fragment에서의 차이점을 찾고자, TOP2A-II와 TOP2B-II의 secondary structure을 비교하였다. 그 중 가장 크게 달랐던 부분인 TOP2A의 611-656 amino acid가 functional subdomain부분일 것으로 예상하여 그 부분을 TOP2B-II와 상응하는 TOP2B의 632-677 amino acid와 바꾼 mutant를 제작하였고, luciferase promoter assay 및 GST pull down assay를 통해 예상했던 부분이 TOP2A의 coactivator function에 관여하는 부분의 일부분임을 확인했다. TOP2A의 coactivator functional subdomain을 구체화하기 위해, 예상했던 부분 포함한 secondary structure상 α-helix, β-sheet 크기에 차이를 보였던 전체 부분을 바꾼 mutant (TOP2A-II mt L, TOP2B-II mt L)를 제작하였고, luciferase promoter assay를 통해 TOP2B-II mt L이 TOP2A의 coactivator function을 획득하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 TOP2A 575-682 amino acid 부분이 LXRβ의 전사조절인자로서 기능하는 중요한 부분으로 생각된다.