Differenzielle Regulation des humanen Insulinpromotors in β-Zellen und nicht-β-Zellen durch Interaktion von Krüppel-like factor 11 (KLF11) mit dem P300-PDX1-Transaktivierungskomplex

Fragestellung: Humanes (h)KLF11 aus der Familie der Sp1/KLF-Transkriptionsfaktoren reguliert den humanen Insulinpromoter (hInsP). Allerdings beschrieben einige Studien KLF11 als Aktivator, während wir und andere Inhibition beobachteten. Vor diesem Hintergrund ist es interessant, dass KLF11 das humane Monoaminooxidase-B Gen in Abhängigkeit von rekrutierten Kofaktoren sowohl aktivieren als auch inhibieren kann. Daher untersuchten wir hier, ob KLF11 auch den hInsP in Abhängigkeit vom molekularen Kontext unterschiedlich regulieren kann und ob diese Regulation durch Interaktion mit dem p300-PDX1-Transaktivierungskomplex vermittelt wird.

Methodik: Kotransfektion von -881+54hInsP-SEAP Reporterplasmiden mit Expressionsplasmiden (pcDNA3.1) für hKLF11, hp300, hPDX1 und E1A in INS-1E β-Zellen und HEK293 (human embryonic kidney) Zellen. pcDNA3.1 Leerplasmide dienten als Kontrolle (Mock) und zur Angleichung der in unterschiedlichen experimentellen Gruppen transfizierten DNA-Menge. Einige Experimente wurden mit transgenen INS-1 (INSrβ) mit Doxycyclin (Dox)-induzierbarer Überexpression von PDX1 oder seiner dominant negativen Variante DN-PDX1 durchgeführt. Proteininteraktionen wurden mit einem Mammalian Two Hybrid System in HEK293 getestet.

Ergebnisse: Wie zuvor publiziert, inhibiert hKLF11den hInsP in INS-1E. In HEK293 zeigt KLF11 allein keine Wirkung, stimuliert aber signifikant den hInsP bei Kotransfektion von β-zellspezifischen PDX1. Dieser gegensätzliche Effekt wurde durch zusätzliche Kotransfektion von hp300 weiter gesteigert und durch den p300 Inhibitor E1A völlig neutralisiert. Im Gegensatz hierzu neutralisierte zusätzliches ektopes hp300 die inhibitorische Wirkung von KLF11 in INS-1E. In INSrβ β-Zellen hatte die Dox-induzierte Überproduktion von PDX1 keinen Einfluss auf die inhibitorische Wirkung von KLF11, während ektopes DN-PDX1 diese Wirkung neutralisierte. Sowohl hp300 als auch hPDX1 sind für die Regulation des hInsP durch hKLF11 essenziell erforderlich, wobei hKLF11 mit hp300, nicht aber mit hPDX1 interagiert. 5'-Deletionen des hInsP zeigen, dass nach Deletion der PDX1-Bindungsstelle A3 die stimulatorische Wirkung in HEK293 aufgehoben ist. Dies wurde durch Mutation von A3 im full-length Kontext (-881+54) bestätigt. Im Gegensatz hierzu hatte die Mutation von A5, GG2 und A1 keinen Einfluss auf die KLF11-Wirkung.

Schlussfolgerung: hKLF11 kann den hInsP in Abhängigkeit vom molekularen Kontext sowohl inhibieren (β-Zellen) als auch aktivieren (HEK293). Hierbei interagiert hKLF11 mit hp300 und moduliert die Transaktivierung von hInsP über den hp300-hPDX1 Komplex und A3. Insgesamt scheint KLF11 mit seiner differenziellen Wirkung ein Feinregulator der Insulingenexpression in bestimmten zellulären Situationen zu sein.