TFAP2パラログは、MITFと並行してメラノサイトの分化を調節します

転写因子TFAP2aをコードする遺伝子の変異は、モデル生物の色素沈着異常と、人間の早期髪の灰色を引き起こします。ただし、TFAP2Aの多面的な機能とその冗長に作用するパラログは、メラノサイト分化に対するTFAP2型活性の正確な貢献度を不明にしました。この貢献を定義することは、良性ネビと比較して進行段階の黒色腫でTFAP2A発現が減少する理由を説明するのに役立つかもしれません。メラノサイトにおけるTFAP2a依存性発現を持つ遺伝子を同定するために、TFAP2Aに不足しているゼブラフィッシュ組織とマウスメラノサイトをプロファイルし、色素沈着表現型の根底にある遺伝子の小さなサブセットの発現がTFAP2A依存性であり、DCT、MLPH、MLPH、PMELを含むことがわかります。次に、マウスおよびヒトのメラニン細胞でTFAP2Aチップセックを実施し、色素沈着遺伝子のはるかに大きなサブセットがTFAP2Aによって結合された活性調節要素に関連していることがわかります。これらの要素は、MITFによって頻繁に結合されており、MITFはメラノサイトの発達の「マスターレギュレーター」と見なされます。たとえば、TRPM1のプロモーターはTFAP2AとMITFの両方に結合されており、TFAP2A結合部位の削除により最小のTRPM1プロモーターの活動が失われることを示します。ただし、TRPM1の発現はTFAP2A依存性ではなく、追加のTFAP2パラログ機能が冗長に機能してメラノサイト分化を促進することを意味します。これは、ゼブラフィッシュの以前の結果と一致しています。パラログTFAP2AとTFAP2Bはどちらもマウスメラノサイトで発現しており、神経堤におけるTFAP2AおよびTFAP2BのWnt1-CREを介した欠失を伴うマウス胚はメラノサイトをほぼ完全に欠いているが、神経頂由来の感覚虫類を維持することを示しています。これらの結果は、MITFと同様に、TFAP2パラログもメラノサイト系統の誘導に必要であることを示唆しています。最後に、ゼブラフィッシュのTFAP2AとMITFAの間の遺伝的相互作用を観察しますが、TFAP2Aの人為的に上昇すると、MITFAの低モルフィまたは機能喪失変異体のメラニンのレベルが上昇しないことがわかります。集合的に、これらの結果は、MITFなどの系統特異的転写因子と一緒に動作するTFAP2パラログが、メラノサイトの末端分化のエフェクターを直接調節することを示しています。さらに、TFAP2A活性は、MITF活性と同様に、メラノーマ細胞の表現型を調節する可能性があることを示唆しています。

Mutations in the gene encoding transcription factor TFAP2A result in pigmentation anomalies in model organisms and premature hair graying in humans. However, the pleiotropic functions of TFAP2A and its redundantly-acting paralogs have made the precise contribution of TFAP2-type activity to melanocyte differentiation unclear. Defining this contribution may help to explain why TFAP2A expression is reduced in advanced-stage melanoma compared to benign nevi. To identify genes with TFAP2A-dependent expression in melanocytes, we profile zebrafish tissue and mouse melanocytes deficient in Tfap2a, and find that expression of a small subset of genes underlying pigmentation phenotypes is TFAP2A-dependent, including Dct, Mc1r, Mlph, and Pmel. We then conduct TFAP2A ChIP-seq in mouse and human melanocytes and find that a much larger subset of pigmentation genes is associated with active regulatory elements bound by TFAP2A. These elements are also frequently bound by MITF, which is considered the "master regulator" of melanocyte development. For example, the promoter of TRPM1 is bound by both TFAP2A and MITF, and we show that the activity of a minimal TRPM1 promoter is lost upon deletion of the TFAP2A binding sites. However, the expression of Trpm1 is not TFAP2A-dependent, implying that additional TFAP2 paralogs function redundantly to drive melanocyte differentiation, which is consistent with previous results from zebrafish. Paralogs Tfap2a and Tfap2b are both expressed in mouse melanocytes, and we show that mouse embryos with Wnt1-Cre-mediated deletion of Tfap2a and Tfap2b in the neural crest almost completely lack melanocytes but retain neural crest-derived sensory ganglia. These results suggest that TFAP2 paralogs, like MITF, are also necessary for induction of the melanocyte lineage. Finally, we observe a genetic interaction between tfap2a and mitfa in zebrafish, but find that artificially elevating expression of tfap2a does not increase levels of melanin in mitfa hypomorphic or loss-of-function mutants. Collectively, these results show that TFAP2 paralogs, operating alongside lineage-specific transcription factors such as MITF, directly regulate effectors of terminal differentiation in melanocytes. In addition, they suggest that TFAP2A activity, like MITF activity, has the potential to modulate the phenotype of melanoma cells.