(LXRβ) interacts directly with ATP

The Journal of Biological Chemistry 286 (2011) 20117 - 20124
Liver X Receptor (LXR) Interacts Directly with ATP-binding Cassette A1 (ABCA1) to Promote High
Density Lipoprotein Formation during Acute Cholesterol Accumulation*
Received for publication, March 1, 2011, and in revised form, April 19, 2011 Published, JBC Papers in Press, April 20, 2011, DOI 10.1074/jbc.M111.235846
Masako Hozoji-Inada‡, Youichi Munehira§, Kohjiro Nagao‡, Noriyuki Kioka§, and Kazumitsu
Ueda‡§1
From the ‡Institute for Integrated Cell-Material Sciences, Kyoto University, Kyoto 606-8502, Japan and the
§Laboratory of Cellular
Biochemistry, Division of Applied Life Sciences, Kyoto University Graduate School of Agriculture, Kyoto 6068502, Japan
A b s t r a c t
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Cells have evolved multiple mechanisms for maintaining cholesterol homeostasis, and, among
these, ATP-binding cassette protein A1 (ABCA1)-mediated cholesterol efflux is highly regulated
at the transcriptional level through the activity of the nuclear receptor liver X receptor (LXR). Here,
we show that in addition to its well defined role in transcription, LXR directly binds to the Cterminal region (2247LTSFL2251) of ABCA1 to mediate its post-translational regulation. In the absence
of cholesterol accumulation in the macrophage-like cell line THP-1, the ABCA1-LXR complex stably
localizes to the plasma membrane, but apolipoprotein A-I (apoA-I) binding or cholesterol efflux
does not occur. Exogenously added LXR ligands, which mimic cholesterol accumulation, cause LXR to
dissociate from ABCA1, thus freeing ABCA1 for apoA-I binding and subsequent cholesterol efflux.
Photoaffinity labeling experiments with 8-azido-[-32P]ATP showed that the interaction of LXR with
ABCA1 inhibits ATP binding by ABCA1. This is the first study to show that a protein-protein interaction
with the endogenous protein suppresses the function ofABCproteins by inhibiting ATP binding. LXR
can cause a post-translational response by binding directly to ABCA1, as well as a transcriptional
response, to maintain cholesterol homeostasis.
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Title : LXRβはABCA1と直接相互作用し、急激なコレステロール蓄積時におけるHDL形成を促進する。
細胞はコレステロール恒常性を維持するために様々な機構を進化させてきた。その機構の一つであるATP
結合カセットタンパク質A１（ABCA1）によるコレステロール流出は核内受容体 肝X受容体（LXR）によって転
写レベルで高度に制御されている。今回私たちは、転写におけるLXRの限定的な役割だけでなく、LXRβが
ABCA1のC末端領域（2247LTSFL2251）に直接結合し、翻訳語調節を仲介することを明らかにした。マクロファー
ジ様株化細胞THP-1にコレステロールが蓄積してない状態では、ABCA1-LXRβ複合体は細胞膜に安定して局
在化したが、アポリポタンパク質A-I（apoA-I）との結合やコレステロール流出は起こらなかった。LXRリガンド
を外部から加え、コレステロール蓄積状態を模倣した場合、ABCA1はLXRβから遊離し、apoA-Iと結合した後
コレステロール流出を引き起こした。8-ｱｼﾞﾄﾞ‐[α-32P]ATPを用いた光親和性標識実験により、LXRβとABCA1の
相互作用はABCA1とATPとの結合を抑制することが明らかになった。本研究は内在性タンパク質とのタンパ
ク質‐タンパク質相互作用がATPとの結合を抑制することによってABCトランスポーターの機能を抑制するこ
とを明らかにした初めての論文である。LXRβはコレステロール恒常性維持のために転写反応と同様に
ABCA1に直接結合することによる翻訳後応答も行うことができる。
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