IRF3-p300 Axis Regulates Mitotic Progression via Acetylation
IRF3–p300 경로는 전반적인 단백질 아세틸화 조절을 통해 정확한 유사분열에 관여한다.
- 주제(키워드) Mitotic progression , Chromosome congression , Acetylation , IRF3 , p300
- 주제(DDC) 570
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이재호
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 의생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035056
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Accurate mitotic progression requires the precise coordination of post-translational modifications, including lysine acetylation. Although p300, a histone acetyltransferase, has been implicated in the regulation of mitosis, the upstream signaling mechanisms that control its activity, as well as its downstream functional substrates during this phase, remain poorly understood. Here, I identify IRF3 as a mitosis-specific regulator of p300 activity. I demonstrate that basal phosphorylation and dimerization of IRF3—events that increase during mitosis—are required for p300 activation and global lysine acetylation. IRF3 directly interacts with p300 during mitosis, and depletion of IRF3 phenocopies p300-depleted cells i.e., decreased global acetylation, delayed mitotic progression, increased mitotic cell death, and elevated polar chromosome formation. Acetylome analysis identified a significant overlap in acetylation targets regulated by IRF3 and p300, with a notable enrichment in proteins associated with RNA processing. Moreover, I identify DYNC1I2 as a non-histone substrate of p300 whose acetylation at lysine 25 is essential for mitotic timing and chromosome congression. Acetylation at this site regulates DYNC1I2’s interaction with Ndel1 and the assembly of the dynein complex. Collectively, our findings uncover a previously unrecognized role for IRF3 in mitotic regulation and establish the IRF3–p300 axis as a central coordinator of protein lysine acetylation during mitosis.
more초록/요약
정상적인 유사분열(mitosis)의 진행은 다양한 단백질 번역 후 조절 (posttranslational modification), 특히 라이신(lysine) 아세틸화의 정밀한 조절을 필요로 한다. 히스톤 아세틸전이효소인 p300 은 유사분열에 관여한다고 알려져 있으나, 그 활성을 조절하는 상위 신호 경로와 하위 기질에 대한 이해는 아직 미흡하다. 본 연구에서는 IRF3 가 유사분열에서 p300 의 활성을 조절하는 주요 인자임을 새롭게 규명하였다. 유사분열 동안 증가하는 IRF3 의 기저 수준 인산화와 이량체화(dimerization)는 p300 활성화와 전반적인 단백질 아세틸화에 필수적이며, IRF3 는 유사분열 중 p300 과 직접 상호작용함을 확인하였다. IRF3 결핍 시 p300 이 결핍되었을 때와 유사하게 전반적인 아세틸화 감소, 유사분열 지연, 세포사멸 증가, 극성 염색체(polar chromosome) 형성 증가 등의 표현형이 나타났다. 아세틸옴(acetylome) 분석을 통해 IRF3 와 p300 이 공통으로 조절하는 아세틸화 타깃 단백질들이 존재하며, 이들 중 상당수가 RNA 가공(RNA processing)에 관여하는 단백질로 구성되어 있음을 확인하였다. 이 중 DYNC1I2 는 p300 의 비히스톤(non-histone) 기질로서, 25 번째 라이신 잔기(K25)의 아세틸화가 유사분열 타이밍 조절과 염색체 배열에 필수적임을 발견하였다. K25 아세틸화는 DYNC1I2 와 Ndel1 의 상호작용 및 dynein 복합체의 형성에 영향을 미치며, 이를 통해 유사분열 진행에 기여하는 것으로 나타났다. 본 연구는 IRF3 가 전사 조절 이외에도 유사분열 특이적 단백질 아세틸화 조절자로 기능함을 새롭게 규명하였으며, IRF3–p300 축이 유사분열 동안 아세틸화 조절을 통한 세포 분열의 핵심 경로임을 제시한다.
more목차
I. INTRODUCTION 1
II. MATERIALS AND METHODS 29
A. Cell culture 29
B. Synchronization and drug treatment Antibodies 29
C. Plasmid and transfection experiment 30
D. Quantitative Real-Time PCR 32
E. Antibodies 33
F. Immunocytochemistry 35
G. Immunoprecipitation 35
H. immunoblotting 36
I. Native-PAGE 36
J. 2D Blue Native-PAGE 37
K. Mitotic Index 37
L. Mass spectrometry (MS) analysis 37
M. Database search 38
N. Pre-processing of data 38
O. Functional Enrichment Analysis 39
P. AlphaFold prediction 39
Q. Time-lapse analysis 40
R. Statistical analysis 40
III. RESULTS 41
PART-1 The IRF3-p300 Axis Controls Mitotic Global Acetylation and Regulates Mitotic Progression and Chromosome Congression 41
A. p300 is required for mitosis specific protein global acetylation 41
B. p300 is major acetyltransferase regulating mitotic progression 44
C. p300 activity is required for global acetylation during mitosis 47
D. p300 is required for mitotic progression 50
E. p300 activity is required for mitotic progression and chromosome congression 53
F. IRF3 regulates p300 activation 59
G. Basal IRF3 phosphorylation and subsequent dimerization lead to p300 activation 62
H. Basal IRF3 phosphorylation and subsequent dimerization regulate mitosis like p300 66
I. IRF3 acts up-stream of p300 to regulate mitotic global acetylation and mitotic progression 72
J. Acetylome analysis to assess individual protein acetylation during mitosis 75
PART-II The IRF3–p300 Axis Regulates Acetylation of DYNC1I2 80
K. DYNC1I2 is essential for mitotic progression possibly in an acetylation-dependent manner 80
L. DYNC1I2 K25 acetylation is required for mitotic progression and chromosome congression 85
M. DYNC1I2 K25 acetylation significantly affects Ndel1-DYNC1I2 interaction 91
IV. DISCUSSION 97
V. REFERENCES 111
VI. 국문요약 116
