NF-I
Proteinfamilie
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Nuclear factor I (NF-I/NFI)-Proteine bilden eine Familie nukleärer Transkriptionsfaktoren. Sie binden konstitutiv mit hoher Affinität an spezifische DNA-Sequenzen.
Die Proteinfamilie umfasst eine Gruppe evolutionär konservierter 47 kDa bis 56 kDa großer DNA-bindender Proteine, die schon vor Charakterisierung auf DNA-Ebene als Stimulatoren der Replikation von adenoviraler DNA in HeLa-Zellen beschrieben wurden.[1][2] Beim Menschen sind die vier Transkriptionsfaktoren NFI-A, NFI-B, NFI-C und NFI-X den Loci 1p31.2–3, 9p24.1, 19p13.3 bzw. 19p13.3 zugeordnet.[3]
Die NFI-Proteine haben eine hochkonservierte N-terminale Proteindomäne, die die die DNA-Bindung, Dimerisierung und Replikationsinitiierung steuert, sowie eine variable C-terminale Domäne, die die die Gentranskription beeinflusst.[4] Nach der Translation können diese Transkriptionsfaktoren als Monomere binden,[5] homodimerisieren oder bei Coexpression heterodimerisieren und so eine vielfältige Gruppe von Transkriptionsfaktoren bilden.
Funktion
NFI-Proteine binden mit sehr ähnlicher, möglicherweise identischer DNA-Bindungsspezifität an DNA-Elemente, die Ähnlichkeiten zur palindromischen Consensussequenz YTGGCANNNTGCCAR aufweisen, wobei Y für eine Pyrimidinbase, R für eine Purinbase und N für ein beliebiges Nukleotid steht.[6]
Sie sind in vielfältige zelluläre Prozesse involviert und für die Entwicklung mehrerer Organsysteme, darunter auch des Gehirns, wichtig. Während der Gehirnentwicklung bei Mäusen überschneiden sich die Expressionsmuster von Nfia, Nfib und Nfix, und Knockout-Mäuse für jedes dieser Proteine weisen überlappende Hirnfehlbildungen auf, was auf eine gemeinsame, aber nicht redundante Funktion bei der Gehirnentwicklung hindeutet.[7] Andere Beispiele für deren Funktion sind die Koordination des Genprogramms des braunen Fettgewebes durch den Subtyp NFIA, der zelltypspezifische Enhancer aktiviert und die genomische Bindung von PPARγ, dem Hauptregulator der Bildung von Fettgewebe, an diese Enhancer erleichtert und die tumorunterdrückenden als auch onkogenen Wirkungen vom Subtyp NFIB.[8][9]
Entdeckung
NFI-Proteine wurden schon vor der Klonierung ihrer cDNAs näher untersucht, da sie in Zellkernextrakten aufgrund ihrer hohen DNA-Bindungsaffinität für molekularbiologische Methoden wie dem Filterbindungstest, dem DNAseI-Footprinting Assay und dem EMSA zugänglich waren.[10][6] So wurden im Enhancer des Hühner-Lysozymgens, im MMTV und den humanen cMyc und α-Globin Promotoren Bindungsstellen für ein Protein gefunden, das aufgrund der Consensussequenz TGGCA-Protein genannt wurde.[6][11][12] Aufgrund der Nähe der Bindungsstelle zur CCAAT-Box des α-Globin-Promotors ging auch der Name CAAT-Box-Transkriptionsfaktor (CTF) in die Literatur ein.[13] In Folgestudien wurden NFI-Bindungsstellen in den Promotor-, Enhancer- und Silencer-Regionen von über hundert eukaryotischen Genen identifiziert, was Einblicke in ihre erweiterte Rolle bei der Regulation von entwicklungs-, hormon- und gewebespezifischen Ereignissen eröffnet. Die Peptidsequenzen gereinigter Proteine erlaubte die Synthese von geeigneten Primern und die Isolierung von cDNAs mittels der Polymerase-Kettenreaktion (PCR).[14][15]