Control of the activity of the human mitochondrial transcription termination factor (mTERF) by polymerization. First evidences

Abstract

El factor de terminación de la transcripción humano (mTERF) es una proteína codificada en el genoma nuclear, de 39 kDa, que reconoce una región de 28 pares de bases en el gen del tRNALeu(UUR) mitocondrial inmediatamente adyacente al gen del rRNA 16S. La unión de mTERF a esta región provoca terminación de la transcripción, de modo que esta proteína se considera un factor fundamental en el control de la síntesis de RNAs ribosómicos mitocondriales. A pesar de que el mTERF se une a DNA en forma monomérica, la presencia en su secuencia de tres zippers de leucina nos llevó a explorar la posibilidad de que mTERF establezca interacciones intermoleculares. Cuando un lisado mitocondrial de células HeLa fue sometido a cromatografía de gel filtración, mTERF eluyó en dos picos, detectados por Western blotting. El primer pico eluyó con un peso molecular compatible con la forma monomérica (41 +/- 2 kDa) y las fracciones de gel filtración que lo contenían mostraban capacidad de unión a DNA, tal como se demostró por experimentos de band-shift, Western blotting y cromatografía de heparina, así como actividad de terminación de la transcripción. El segundo pico eluyó con un peso molecular estimado de 111 +/- 5 kDa, y no presentaba capacidad de unión a DNA. Así pues, proponemos que mTERF existe en dos formas, un monómero activo y un polimero inactivo. El peso molecular estimado de la forma polimerica y el hecho de que mTERF purificado de células HeLa eluye de una columna de gel filtración con un peso molecular idéntico al polimero descrito sugiere que el polímero de mTERF es un homotrímero.

The human mitochondrial transcription termination factor (mTERF) is a nuclear-encoded 39 kDa protein that recognizes a 28 base pair region within the mitochondrial tRNALeu(UUR) gene immediately adjacent to and downstream of the 16S rRNA gene. Binding of mTERF to this site promotes termination of transcription, and so this protein is considered a key factor in the control of mitochondrial rRNA synthesis. Despite the fact that mTERF binds DNA as a monomer, the presence in its sequence of three putative leucine zipper motifs led us to explore the possibility of mTERF establishing intermolecular interactions. When a mitochondrial lysate from HeLa cells was submitted to gel filtration chromatography, mTERF eluted in two peaks, detected by immunoblotting. The first peak appeared at the expected molecular weight for the monomer (41 +/- 2 kDa) and the gel filtration fractions containing it showed DNA-binding activity, as tested by band-shift, immunoblotting of the shifted band and heparin chromatography, as well as transcription-termination activity. The second peak eluted at an estimated molecular weight of 111 +/- 5 kDa, and no mTERF-promoted DNA binding activity could be detected in the corresponding gel filtration fractions. Therefore, we propose that mTERF exists in two forms, an active monomer and an inactive polymer. The estimated molecular weight of the polymer and the fact that pure mTERF also elutes from a gel filtration column as a polymeric form of identical molecular weight, suggest that the inactive polymer of mTERF is a homotrimer.