Riassunto analitico
La miogenesi scheletrica è finemente modulata dall'interazione dinamica di due famiglie principali di fattori di trascrizione: fattori regolatori miogenici (MRFs) e la famiglia di proteine Myocyte Enhancer Factor 2 (MEF2). La funzione di questi ultimi fattori è regolata attraverso diversi meccanismi che vanno dallo splicing alternativo alla modifica post-traduzionale delle proteine e all'interazione con cofattori, come PIN1. PIN1 è una peptidil prolil cis-trans isomerasi che lega le proteine fosforilate su residui di serina o treonina seguite da una prolina e induce isomerizzazione cis / trans reversibile con conseguente cambiamento conformazionale e della stabilità delle proteine bersaglio. Precedenti studi nel nostro laboratorio hanno dimostrato che MEF2C è un target di PIN1 nelle cellule C2C12, una linea di cellule muscolari murine. La conseguenza dell'interazione Pin1 / MEF2C è la riduzione della stabilità di MEF2C, con inibizione del differenziamento miogenico. Coerentemente, abbiamo scoperto che la deplezione di Pin1 nei muscoli provoca alterazioni della trascrizione mitocondriale e l’aumento della trascrizione di MEF2C. In effetti, questo è stato testato dall'analisi dei microarray, in cui abbiamo osservato un’up-regolazione della traslocasi della membrana mitocondriale esterna (Tomm6) e dei carrier mitocondriali come, ad esempio, SLC25A33. Il trattamento delle cellule muscolari con inibitore chimico è correlato ad un aumento della massa mitocondriale e all'espressione delle suddette trascrizioni. Al contrario, quando Pin1 è sovraespresso nei mioblasti, il risultato è una diminuzione della massa mitocondriale, mostrata attraverso la colorazione con Mitotracker Green. Gli effetti della modulazione di Pin1 sulla massa mitocondriale sono probabilmente mediati almeno in parte da MEF2C. Infatti, abbiamo scoperto che quando questo fattore trascrizionale è sovraespresso in modo transitorio o stabile nei mioblasti, promuove l'espressione dei regolatori principali della biogenesi mitocondriale, come il recettore del perossisoma attivato dal recettore γ Coactivator 1 alfa (PGC1) e il fattore di trascrizione mitocondriale A, Tfam. L'analisi del promotore di Tfam suggerisce che ci siano siti di legame per MEF2, per cui quest’ultimo potrebbe attivare direttamente l'espressione del gene. I nostri risultati preliminari suggeriscono che la modifica post-traduzionale di MEF2C potrebbe modulare la sua stessa capacità di attivare Tfam. Inoltre, le analisi correnti nel nostro laboratorio mirano ad esaminare se Pin1 possa essere in grado di modulare lo splicing alternativo e la fosforilazione di MEF2C, oltre agli effetti già descritti sulla stabilità proteica.
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Abstract
Skeletal myogenesis is finely modulated by the dynamic interaction of two main families of transcription factors: Myogenic Regulatory Factors (MRFs) and the Myocyte Enhancer Factor 2 family of proteins (MEF2). The function of these last factors is regulated through different mechanisms ranging from alternative splicing to post-translational modification of proteins and interaction with cofactors, such as PIN1. PIN1 is a peptidyl prolyl cis trans isomerase that binds proteins phosphorylated on serine or threonine residues followed by a proline and induce reversible cis/trans isomerization with consequent conformational change and of the stability of the target proteins. Previous studies in our laboratory have shown that MEF2C is a PIN1 target in C2C12 cells, a murine muscle cell line. The consequence of the Pin1/MEF2C interaction is the reduction of MEF2C stability, with inhibition of myogenic differentiation. Coherently, we found that Pin1 depletion in muscles causes mitochondrial transcription alterations and the increase of MEF2C transcript. In fact, this was tested by microarray analysis, in which we observed an upregulation of translocase of outer mitochondrial membrane (Tomm6) and mitochondrial carriers, such as SLC25A33. Treatment of muscle cells with a chemical inhibitor correlates with an increase of mitochondrial mass and expression of the above-mentioned transcripts. In contrast, when Pin1 is overexpressed in myoblasts, the result is a decrease of mitochondrial mass, shown through mitochondrial stain with a green-fluorescent label. The effects of Pin1 modulation on mitochondrial mass are likely mediated at least in part, by MEF2C. Indeed, we found that when this transcriptional factor is transiently or stably overexpressed in myoblasts, it promotes the expression of master regulators of mitochondrial biogenesis, such as the Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ Coactivator 1 alpha (PGC1) and Mitochondrial Transcription Factor A, Tfam. Analysis of the promoter of Tfam suggests that it contains MEF2 binding sites, thus MEF2C might activate directly the expression of the gene. Our preliminary results suggest that post translation modification of MEF2C might modulate its ability of activating Tfam. Ongoing work is aimed to dissect whether Pin1 might modulate the splicing and phosphorylation of MEF2C in addition to its described effects on protein stability.
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