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進化:転写因子CEBPBのリン酸化スイッチの分岐を介する遺伝子調節の進化

Nature 480, 7377 doi: 10.1038/nature10595

遺伝子調節はシス調節エレメントと転写因子の変化を通じて進化するという考えは通説になりつつある。シス調節エレメントのヌクレオチド置換が遺伝子発現に影響を与える仕組みは明らかになっているが、転写因子のアミノ酸置換が遺伝子調節に影響を及ぼす仕組みはよくわかっていない。今回我々は、有胎盤哺乳類の幹細胞系列において、転写因子CCAAT/エンハンサー結合タンパク質β(CEBPB、C/EBP-βとも呼ばれる)のアミノ酸変化が、この転写因子のサイクリックAMP/プロテインキナーゼA(cAMP/PKA)シグナル伝達に対する応答の仕方を変化させたことを明らかにする。復元した祖先タンパク質の機能解析によって、この新規機能をもたらしたCEBPB内部調節ドメイン内の3つのアミノ酸置換を同定した。これらのアミノ酸置換によって、複数の重要なリン酸化部位の位置が再編され、新しいリン酸化部位が1か所生じ、元からあったリン酸化部位が2か所なくなり、GSK-3βによるリン酸化に対するCEBPBの応答が、抑制から活性化へと逆転した。シグナル伝達に対する転写因子の応答を変化させることは、遺伝子調節の進化の重要な機構の1つになりうると考えられる。

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