Regulación de la transcripción de la enzima metionina sulfóxido reductasa A por el factor transcripcional FOXO3A

Abstract

El daño oxidativo en proteínas es considerado una de las principales consecuencias del envejecimiento celular y de enfermedades crónicas asociadas a la edad. La oxidación de metionina a metionina sulfóxido (MetO), a diferencia de otras modificaciones oxidativas, puede ser reparada por la enzima Metionina sulfóxido reductasa A (MsrA). Numerosos estudios muestran que la expresión de esta enzima se relaciona con resistencia a estrés oxidativo y longevidad, sin embargo se desconocen los mecanismos involucrados en su regulación. El análisis de una región de 2000 pb del promotor de la MsrA, permitió identificar posibles sitios de reconocimiento de factores transcripcionales relacionados con respuesta a estrés oxidativo y longevidad, entre los cuales se identificaron dos sitios de unión a FOXO3A, factor descrito como regulador central de vías de longevidad y de respuestas frente a estrés oxidativo. Un análisis comparativo entre diferentes organismos permitió determinar que estas secuencias FOXO son conservadas en los promotores de enzimas homólogas a la MsrA, lo que sugiere fuertemente que este factor podría ser un regulador de esta enzima. En este estudio se utilizaron líneas celulares transfectadas con el gen reportero luciferasa, acoplado a distintos fragmentos de la región 5’ no codificante del gen msrA humano (2000, 1408 y 260 pb). Los resultados mostraron que en presencia de FOXO3A la actividad promotora de la MsrA aumenta significativamente, y que al mutar el sitio FOXO ubicado a -920 pb del inicio de la traducción de la MsrA, la activación por este factor transcripcional disminuye significativamente en un 50%. Se evaluó también otros posibles estímulos externos que podrían activar al promotor de la MsrA. Para ello, cultivos celulares transfectados con la construcción de 2000 pb del promotor, fueron tratados conjuntamente con peróxido de hidrógeno y el antioxidante resveratrol, lo que produjo un aumento en la actividad del promotor, efecto independiente a la activación por FOXO3A.

Oxidative damage, in particular the protein oxidative damage is considered one of the main consequences of cellular ageing and age-related chronic diseases. The oxidation of methionine to methionine sulphoxide (MetO) unlike other oxidative modifications can be repaired by the enzyme Methionine sulphoxide reductase A (MsrA). Numerous studies show that the expression of this enzyme is related with resistance to oxidative stress and life span, however the mechanisms involved in the regulation of this expression are unknown. Analysis of the putative promoter region of the human MsrA, consisting of 2000 bp, allowed to identify different transcription factor recognition sites related with oxidative stress responses and longevity. Among these, two binding sites for FOXO3A, a binding factor recognized as a central regulator in longevity pathways and oxidative stress responses were identified. A comparative analysis between different organisms showed that these FOXO3A sequences are conserved in the promoters of homologous enzymes of MsrA, strongly suggesting that this factor could be a regulator of the enzyme. In this study, cell lines were transfected with a luciferase reporter gene linked to different fragments of the 5’ non coding region of the human msrA gene (2000, 1408, and 260 pb). The results showed that in the presence of FOXO3A, the promoter activity of MsrA increases significantly, and when the FOXO site located at -920 pb of the translation start site of the MsrA is mutated, the activation by this factor significantly decreased ed by 50%. Other possible stimuli of the MsrA promoter were evaluated. Cellular cultures transfected with the previously described construction of 2000 pb, were treated with hydrogen peroxide and the antioxidant Resveratrol; an increase in the activity of the promoter was observed, independent from the activation by FOXO3A.