チロシンヒドロキシラーゼ遺伝子の転写調節因子としてのATF-2の同定

カテコールアミン合成遺伝子の転写調節は、脳の発達中の神経伝達物質の決定に重要です。3つのカテコールアミン合成遺伝子が、出生後の脳の発達中に高度に発現するタンパク質であるV-1を過剰発現するクローン化されたPC12D細胞で転写的に上方制御されることがわかりました（1）。カテコールアミン生合成の速度制限酵素であるチロシンヒドロキシラーゼ（TH）の発現を調節する分子メカニズムを明らかにするために、V-1クローン細胞のTH誘導の原因となる転写因子を分析しました。まず、レポーターコンストラクトを使用することにより、cAMP応答要素（CRE）によって媒介される転写がV-1細胞で選択的に強化され、THプロモーター活性がTH遺伝子のプロモーター領域のCREに完全に依存することがわかりました。次に、免疫ブロット分析とGAL4レポーターシステムを使用したトランス活性化アッセイにより、ATF-2はcAMP応答性元素結合タンパク質（CREB）ではなく、V-1細胞で高度にリン酸化され、活性化され、CREBとATF-の両方が活性化されたことが明らかになりました。2はTh-Creに縛られていました。最後に、ATF-2トランス活性化ドメインを含むプラスミドの発現により、強化されたTHプロモーター活性は競争的に減衰しました。これらのデータは、ATF-2の活性化がTH遺伝子の転写の増加をもたらし、ATF-2が神経発達中のカテコールアミン合成遺伝子の転写調節に深く関与している可能性があることを示唆しています。

Transcriptional regulation of catecholamine-synthesizing genes is important for the determination of neurotransmitters during brain development. We found that three catecholamine-synthesizing genes were transcriptionally up-regulated in cloned PC12D cells overexpressing V-1, a protein that is highly expressed during postnatal brain development (1). To reveal the molecular mechanism to regulate the expression of tyrosine hydroxylase (TH), which is the rate-limiting enzyme for catecholamine biosynthesis, we analyzed the transcription factors responsible for TH induction in the V-1 clonal cells. First, by using reporter constructs, we found that the transcription mediated by cAMP-responsive element (CRE) was selectively enhanced in the V-1 cells, and TH promoter activity was totally dependent on the CRE in the promoter region of the TH gene. Next, immunoblot analyses and a transactivation assay using a GAL4 reporter system revealed that ATF-2, but not cAMP-responsive element-binding protein (CREB), was highly phosphorylated and activated in the V-1 cells, while both CREB and ATF-2 were bound to the TH-CRE. Finally, the enhanced TH promoter activity was competitively attenuated by expression of a plasmid containing the ATF-2 transactivation domain. These data demonstrated that activation of ATF-2 resulted in the increased transcription of the TH gene and suggest that ATF-2 may be deeply involved in the transcriptional regulation of catecholamine-synthesizing genes during neural development.