Riassunto analitico
MEF2C appartiene alla famiglia di proteine Myocyte Enhancer Factor 2 (MEF2), profondamente coinvolta nel processo di miogenesi scheletrica e cardiaca. L’attività di MEF2C è finemente regolata attraverso innumerevoli modificazioni post-traduzionali. Tra queste, la fosforilazione dei residui Ser98 e Ser 110, che diminuisce nella progressione del differenziamento muscolare ed inibisce l’attivazione di geni muscolo-specifici da parte di MEF2C. I risultati ottenuti nel presente lavoro suggeriscono inoltre un’attività di modulazione del ciclo cellulare da parte di MEF2C e della sua fosforilazione.
Abbiamo osservato che i livelli della proteina MEF2C e della sua fosforilazione su Ser98 sono regolati durante il ciclo cellulare di cellule muscolari proliferanti sincronizzate. Inoltre abbiamo dimostrato che MEF2C è ubiquitinato in cellule proliferanti ed è quindi un substrato del proteosoma. La sua degradazione è infatti inibita dal trattamento con l’inibitore del proteosoma MG132. Tale degradazione è mediata dall’ ubiquitina ligase APC/C (Anaphase Promoting Complex/Cyclosome). Infatti, l’alterazione dei livelli di espressione dei suoi co-attivatori Cdc20 e Cdh1, attraverso sovraespressione o silenziamento, causano rispettivamente la riduzione o la stabilizzazione del livello proteico di MEF2C. Inoltre, il mutante di MEF2C non fosforilabile sui residui Ser98 e Ser110 mostra un’emivita raddoppiata rispetto alla proteina nativa e non è più substrato di APC/C, correlando così la fosforilazione di MEF2C alla sua degradazione.
I nostri dati mostrano un ulteriore legame tra la fosforilazione e la progressione del ciclo cellulare in quanto MEF2C, in base al suo stato di fosforilazione, è in grado di modulare l’espressione di geni regolatori della transizione G2/M. Tale osservazione è confermata dal fatto che la sovraespressione della proteina MEF2C non fosforilabile comporta una riduzione del numero di eventi mitotici rispetto alla proteina nativa. In conclusione il nostro lavoro dimostra che MEF2C, fondamentale per il differenziamento muscolare, è coinvolto anche nella progressione del ciclo cellulare e nella proliferazione.
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Abstract
MEF2C belongs to the family of Myocyte Enhancer Factor 2 (MEF2) proteins deeply involved in cardiac and skeletal myogenesis. MEF2C activity is finely regulated through several post-translational modifications. Among these, the phosphorylation of Ser98 and Ser110, which decreases at the onset of differentiation, negatively affects MEF2C-dependent activation of muscle genes. Beside this, we obtained several pieces of evidence suggesting that MEF2C plays a role in modulating the progression of muscle cells through the cell cycle.
First we observed that in synchronized cultured myoblasts, the level of MEF2C protein is regulated during the cell cycle, concurrently with its phosphorylation on Ser98 residue. Furthermore we reported that MEF2C is a substrate of the ubiquitin-proteasome system since it is ubiquitinated in proliferating cells and the treatment with proteasome inhibitor MG132 prevents its degradation. Moreover MEF2C proteasome-dependent degradation is mediated by APC/C ubiquitin ligase. Indeed altered levels of the coactivators Cdc20 and Cdh1, by means of enforced expression or silencing, cause respectively reduction or stabilization of MEF2C level.
Intriguingly Ser98-110 not-phosphorylable mutants have doubled protein half-life and escape APC/C degrading activity, thus linking phosphorylation to degradation. Moreover our data pointed out a correlation between MEF2C phosphorylation and cell cycle progression since according to its phosphorylation status MEF2C is able to differentially regulate G2/M transition regulatory genes. Consistent with this we observed that upon overexpression Ser98-110 mutants show reduced mitotic events when compared to wild-type protein.
Our work demonstrates that beyond its extensively described role in terminal muscle differentiation process, MEF2C might be also involved in cell cycle progression and proliferation.
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