肺胞横紋筋肉腫関連タンパク質PAX3/FOXO1AおよびPAX7/FOXO1Aは、筋肉幹細胞におけるMyoDターゲット遺伝子の転写活性を抑制します

横紋筋腫（RMS）は、小児期において最も一般的な軟部組織肉腫であり、転写因子Myodおよびミオゲニンを含む筋原性タンパク質の発現を特徴としています。2つの主要なサブグループ、胚RMSと肺胞RMS（腕）があります。ほとんどのアームは、PAX3またはPAX7およびFOXO1Aのイントロンにブレークポイントを持つ染色体転座に関連しています。これらの転座は、それぞれPAX3/FOXO1AおよびPAX7/FOXO1Aと呼ばれるキメラ転写因子を作成します。異所性PAX3/FOXO1A発現により、マウスの他の遺伝的操作とともに、筋芽細胞と衛星細胞（出生後筋肉の居住幹細胞）の両方の分化することは、武器の特性を持つ腫瘍を生じさせることができます。PAX3とPAX7は、子宮内および出生後の初期の症状の筋肉幹細胞機能を調節する転写ネットワークの一部であるため、PAX3/FOXO1AおよびPAX7/FOXO1Aは正常なPAX3およびPAX7機能を覆す可能性があります。ここでは、PAX3/FOXO1AおよびPAX7/FOXO1Aが衛星細胞の筋形成にどのように影響するかを調べました。PAX3/FOXO1AまたはPAX7/FOXO1Aはミオゲニンの発現を阻害し、マウス衛星細胞の末端分化を防止しました：ドミナントネガティブ（DN）PAX3またはPAX7コンストラクトと同じ効果。MyoDターゲット遺伝子の転写ミオゲニンおよび筋肉クレアチンキナーゼは、PAX3/7DNで見られるように、C2C12筋原性細胞のPAX3/FOXO1AまたはPAX7/FOXO1Aによって抑制されました。PAX3/FOXO1AまたはPAX7/FOXO1Aは、筋状の発現、局在、リン酸化、またはEタンパク質との相互作用を摂動することにより、MyoDの転写活性を阻害しませんでした。ミオゲニンプロモーターのクロマチン免疫沈降は、Pax3/Foxo1aまたはPax7/Foxo1aがMyoDの結合を妨げないことを示しました。しかし、Pax3/Foxo1aまたはPax7/Foxo1aは、RNAポリメラーゼIIによるミオゲニンプロモーターの占有を減らし、ヒストンH4のアセチル化を減少させましたが、ミオゲニンプロモーターに直接結合しませんでした。一緒に、これらの観察結果は、Pax3/Foxo1aおよびPax7/Foxo1aが作用して、Myodターゲット遺伝子の転写活性化の抑制を介した筋原性分化を防ぐことを明らかにしています。

Rhabdomyosarcoma (RMS) is the commonest soft-tissue sarcoma in childhood and is characterized by expression of myogenic proteins, including the transcription factors MyoD and myogenin. There are two main subgroups, embryonal RMS and alveolar RMS (ARMS). Most ARMS are associated with chromosomal translocations that have breakpoints in introns of either PAX3 or PAX7, and FOXO1A. These translocations create chimeric transcription factors termed PAX3/FOXO1A and PAX7/FOXO1A respectively. Upon ectopic PAX3/FOXO1A expression, together with other genetic manipulation in mice, both differentiating myoblasts and satellite cells (the resident stem cells of postnatal muscle) can give rise to tumours with ARMS characteristics. As PAX3 and PAX7 are part of transcriptional networks that regulate muscle stem cell function in utero and during early postnatal life, PAX3/FOXO1A and PAX7/FOXO1A may subvert normal PAX3 and PAX7 functions. Here we examined how PAX3/FOXO1A and PAX7/FOXO1A affect myogenesis in satellite cells. PAX3/FOXO1A or PAX7/FOXO1A inhibited myogenin expression and prevented terminal differentiation in murine satellite cells: the same effect as dominant-negative (DN) Pax3 or Pax7 constructs. The transcription of MyoD-target genes myogenin and muscle creatine kinase were suppressed by PAX3/FOXO1A or PAX7/FOXO1A in C2C12 myogenic cells again as seen with Pax3/7DN. PAX3/FOXO1A or PAX7/FOXO1A did not inhibit the transcriptional activity of MyoD by perturbing MyoD expression, localization, phosphorylation or interaction with E-proteins. Chromatin immunoprecipitation on the myogenin promoter showed that PAX3/FOXO1A or PAX7/FOXO1A did not prevent MyoD from binding. However, PAX3/FOXO1A or PAX7/FOXO1A reduced occupation of the myogenin promoter by RNA polymerase II and decreased acetylation of histone H4, but did not directly bind to the myogenin promoter. Together, these observations reveal that PAX3/FOXO1A and PAX7/FOXO1A act to prevent myogenic differentiation via suppression of the transcriptional activation of MyoD-target genes.