Structural and biochemical studies on human TAF2

Abstract

Eukaryotes have thousands of genes whose expressionmust be tightly regulated to ensure the organism's survival, growth and development. Synthesis of messenger RNA, a process known as transcription by RNA Polymerase II, is a first step in the expressionof protein-coding genes. RNA Polymerase II core promoter is the most important element in the control of transcription initiation. It is the ultimate target of action of all factors that are involved in the regulation of class II gene transcription.For RNA Polymerase II to accurately and efficiently initiate transcription from the core promoter, it requires a set of "general transcription factors". These include the transcription factors (TF) IIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, and TFIIH. TFIID is a multisubunitcomplex composed of the TATA-boxbinding protein (TBP) and iip to 14 TBP-associated factors (TAFs). It has a variety of funetions, including core promoter recognition and enzymatic activities that are thoughtto assist in transcription activation. The focus of this work is human (h) TAF2, the second largest subunit of human TFIID which is implicated in the recognition of initiator core promoter element together with hTAFl. The purification protoeol of recombinantly produced hTAF2 is developed that provides enough material for crystallization experiments and biochemical characterization of hTAF2. By combination of limited proteolysis and gel filtration studies, hTAF2 is shown to consist of two structural domains. One is a large globular domain of compact strueture and 116 kDa in size. This domain represents the structural core of hTAF2. The other domain, termed "TAF2 tail", is structurally disordered and 22 kDa in size. Finally, functional analysis of hTAF2 revealed that it has non-specific DNA binding activity, localized to the lysine-rich tail domain. This activity might add to the recognition of core promoter by TFIID, but can not be responsible for the specific sequence recognition itself. In vitro binding experiments with human TAF8/TAF10 complex showed that hTAF2 directly interacts with this complex. This result reveals important new information about the architecture of TFIID. Les organismes eucaryotespossedent des milliers de genes dont l'expression doit etre finement regulee pour assurer leur survie, croissance et developpement. La synthesc de l'ARN messager, connue sous le nom de transcription dependante de l'ARN Polymerase de type II (ARN pol II), constitue une premiere etape dans le processus d'expressiondes genes codant pour des proteines. La sequence cceur des promoteurs dependants de FARN pol II est 1'element le plus important du contröle de 1'initiation de la transcription. II est la cible ultime de l'action de tous les facteurs qui sont impliques dans la regulation de la transcription des genes de classe II. L'initiation de la transcription par l'ARN pol II, ä partir de la sequence cceur du promoteur, requiert precision et efficacite ce qui necessite le recours ä une serie de facteurs de transcription dits «generaux ». On compte les facteurs de transcription (TF, Transcription Factors) TFIIA, TF1IB, TFIID, TFIIE, TFIIF, et TFIIH. TFIID est un complexe multimerique compose de la proteine de liaison ä la boite TATA (TBP, TATAbox Binding Protein), et jusqu'ä 14 facteurs associes ä la TBP (TAF, TBP Associated Factors). II possede une variete de fonctions dont la reconnaissance du promoteur et des activites enzymatiques dont on pense qu'elles favorisent l'activationde la transcription. Mon travail de these s'est focalise sur TAF2 humain (hTAF2), la deuxieme plus grande sous-unite de TFIID. hTAF2 est implique, avec hTAFl, dans la reconnaissance de l'element initiateur de la transcription dans la sequence cceur du promoteur. Le protocole developpe pour la purification de hTAF2, produit de maniere recombinante, permet l'obtention de materiel en quantite süffisante pour la realisation d'experience de cristallisation et la caracterisation biochimique de hTAF2. De plus, la combinaison d'etudespar Proteolyse menagee et de filtration sur gel a montre que hTAF2 est constitue de deux domainesstructuraux. L'un, le cceur structural de hTAF2, est un large domaine globulaire de structure compacte et de taille 116kDa. L'autre domaine, de taille 22 kDa, appele « domainequeue de TAF2 » est structurellement desordonne. Enfin, les etudes fonctionnelles realisees ont revele que hTAF2 possede une activite aspecifique de liaison ä FADN, localisee dans le « domaine queue » riche en lysine. Cette activite pourrait favoriser la liaison de TFIID ä la sequence cceur du promoteur, mais ne peut pas etre responsable en elle-meme de la reconnaissance specifique du promoteur. Par ailleurs, les tests de liaison realises in vitro ont montre que hTAF2 interagit directement avec le complexe TAF8/TAF10.Ce resultat revele d'importantes informations novatrices concernant l'architecture de TFIID.