E2F 1、2 和 3a(简称 E2F)是 E2F 转录因子家族的一个亚家族,在细胞周期进程、DNA 复制、DNA 修复、细胞凋亡和分化中发挥重要作用。尽管 E2Fs 的转录调控主要集中在口袋蛋白视网膜母细胞瘤蛋白复合物上,但最近的研究表明 E2Fs 的翻译后修饰和稳定性调控在多种细胞过程中起着关键作用。在这项研究中,我们发现 FBXO1 是 S 期激酶相关蛋白 1 (SKP1)-cullin 1-F-box 蛋白 (SCF) 复合物的一个组成部分,是 E2Fs 结合伙伴。此外,FBXO1 与 E2Fs 的结合诱导了 K48 泛素化和随后的 E2Fs 蛋白酶体降解。结合域分析表明,位于 E2F 的二聚化域中的 Arg (R)/Ile (I) 和 R/Val (V) 基序,E2F 1 和 3a 以及 E2F2 分别充当 FBXO1 的降解决定子基序 (DM)。值得注意的是,DM 中的 RI/AA 或 RV/AA 突变减少了 FBXO1 介导的泛素化并延长了 E2F 的半衰期。重要的是,E2F 的稳定性受到位于 DM 的 RI 和 RV 残基附近的苏氨酸残基磷酸化的影响。磷酸化预测数据库分析和特异性抑制剂分析表明,MEK/ERK 信号分子在 FBXO1/E2Fs 的相互作用和调节 E2F 蛋白转换中起着关键作用。此外,通过敲低 FBXO1 提高了 E2Fs 蛋白水平,通过 sh-E2F3a 延迟 G 降低了 E2Fs 蛋白水平 E2F 的稳定性受位于 DM 的 RI 和 RV 残基附近的苏氨酸残基磷酸化的影响。磷酸化预测数据库分析和特异性抑制剂分析表明,MEK/ERK 信号分子在 FBXO1/E2Fs 的相互作用和调节 E2F 蛋白转换中起着关键作用。此外,通过敲低 FBXO1 提高了 E2Fs 蛋白水平,通过 sh-E2F3a 延迟 G 降低了 E2Fs 蛋白水平 E2F 的稳定性受位于 DM 的 RI 和 RV 残基附近的苏氨酸残基磷酸化的影响。磷酸化预测数据库分析和特异性抑制剂分析表明,MEK/ERK 信号分子在 FBXO1/E2Fs 的相互作用和调节 E2F 蛋白转换中起着关键作用。此外,通过敲低 FBXO1 提高了 E2Fs 蛋白水平,通过 sh-E2F3a 延迟 G 降低了 E2Fs 蛋白水平1 /S 细胞周期转换,导致癌细胞增殖受到抑制。这些结果表明,FBXO1-E2Fs 轴介导的精确 E2Fs 稳定性调节通过 G 1 /S 细胞周期转换在细胞增殖中起关键作用。
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MEKs/ERKs-mediated FBXO1/E2Fs interaction interference modulates G1/S cell cycle transition and cancer cell proliferation
E2F 1, 2, and 3a, (refer to as E2Fs) are a subfamily of E2F transcription factor family that play essential roles in cell-cycle progression, DNA replication, DNA repair, apoptosis, and differentiation. Although the transcriptional regulation of E2Fs has focused on pocket protein retinoblastoma protein complex, recent studies indicate that post-translational modification and stability regulation of E2Fs play key roles in diverse cellular processes. In this study, we found that FBXO1, a component of S-phase kinase-associated protein 1 (SKP1)-cullin 1-F-box protein (SCF) complex, is an E2Fs binding partner. Furthermore, FBXO1 to E2Fs binding induced K48 ubiquitination and subsequent proteasomal degradation of E2Fs. Binding domain analysis indicated that the Arg (R)/Ile (I) and R/Val (V) motifs, which are located in the dimerization domain of E2Fs, of E2F 1 and 3a and E2F2, respectively, acted as degron motifs (DMs) for FBXO1. Notably, RI/AA or RV/AA mutation in the DMs reduced FBXO1-mediated ubiquitination and prolonged the half-lives of E2Fs. Importantly, the stabilities of E2Fs were affected by phosphorylation of threonine residues located near RI and RV residues of DMs. Phosphorylation prediction database analysis and specific inhibitor analysis revealed that MEK/ERK signaling molecules play key roles in FBXO1/E2Fs’ interaction and modulate E2F protein turnover. Moreover, both elevated E2Fs protein levels by knockdown of FBXO1 and decreased E2Fs protein levels by sh-E2F3a delayed G1/S cell cycle transition, resulting in inhibition of cancer cell proliferation. These results demonstrated that FBXO1-E2Fs axis-mediated precise E2Fs stability regulation plays a key role in cell proliferation via G1/S cell cycle transition.