Characterization of BEND3, a novel interactor of deubiquitanase USP21

Abstract

La monoubiquitinación de la histona H2A cumple un rol esencial en la represión génica. Diversas enzimas desubiquitinantes (DUBs) han sido identificadas, que remueven específicamente la ubiquitina de H2A en distintos contextos celulares. Sin embargo poco se sabe sobre la regulación de esta actividad enzimática y de la interrelación con la maquinaria de ubiquitinación. En el presente trabajo hemos estudiado USP21, una DUB específica de H2A, que modula la iniciación de la transcripción. Hemos identificado BEND3 como interactor del USP21 nuclear. BEND3 se distingue por la presencia de cuatro dominios BEN, está localizado en la heterocromatina y actúa como represor de la transcripción. Hemos validado y delimitado la interacción entre USP21 y BEND3 y hemos observado que BEND3 está polyubiquitinado. La estabilidad proteica de BEND3 y su localización subcelular fueron independientes de la actividad catalítica de USP21 y los niveles de H2Aub no fueron influenciados por BEND3. Finalmente, el análisis de la expresión génica en células madre embrionarias de ratón revela la expresión diferencial de genes involucrados en crecimiento, proliferación celular y ciclo celular.

Monoubiquitination of histone H2A fulfills an essential role in gene repression. Several deubiquitinating enzymes (DUBs) have been identified that specifically remove ubiquitin in different cellular contexts. However, the regulation of their enzymatic activity as well as their interplay with the ubiquitination machinery are not well understood. We studied the H2A specific deubiquitinase USP21, which modulates transcriptional initiation. We identified BEND3 as interactor of nuclear USP21. BEND3 is characterized by a quadruple repeat of BEN domains, is localized to heterochromatin, and acts as a transcriptional repressor. We validated and mapped the interaction between USP21 and BEND3 and found that BEND3 is polyubiquitinated. BEND3 protein stability and subcellular localization were independent of the catalytic activity of USP21 protein, and H2Aub levels were not influenced by BEND3. Finally microarray gene expression analysis in mouse embryonic stem cells depleted for BEND3 revealed the differential expression of genes involved in cellular growth proliferation and cell cycle amongst others.