Characterization of the vitamin D receptor complex at the epsilon germline promoter

Abstract

Recently an increased incidence of allergic diseases has been associated to vitamin D deficiency. It was previously demonstrated that calcitriol, the active form of vitamin D, inhibits epsilon germline transcription, a prerequisite for IgE production. However, the underlying mechanisms remained unexplored. The aim of this work was to investigate the epsilon germline promoter regarding vitamin D receptor (VDR)-DNA-complex formation, changes in the chromatin acetylation and its impact on the epsilon germline transcription in human B cells. The VDR binding to the epsilon germline promoter in human B cells, the composition of the VDR-recruited complex and the acetylation pattern were investigated by chromatin immunoprecipitation. The calcitriol mediated action on Iε were analysed using a reporter gene assay. The data demonstrate that calcitriol-activated VDR binds together with retinoid X receptor α to the Iε. The heterodimer interacts with silencing mediator for retinoid and thyroid hormone receptors (SMRT), which is recruiting histone deacetylase (HDAC) 1 and HDAC3. The inhibition of SMRT or HDACs reversed the site specific deacetylation of histone 3 and 4 and the Iε transrepression driven by calcitriol. These VDR-complex transrepressive actions on Iε were confirmed in a reporter assay. We show here that calcitriol-mediated inhibition of Iε involves the recruitment of VDR-heterodimers, which engage co-repressors and histone modifying enzymes. Our findings shed new light on mechanisms of VDR-transrepression in principal and understanding of IgE regulation in particular.

Kürzlich wurde der Zusammenhang zwischen der gestiegenen Inzidenz allergischer Erkrankungen und Vitamin D-Defizienz beschrieben. Es wurde gezeigt, dass Calcitriol, als bioaktive Form von Vitamin D, die Epsilon- Keimbahntranskription, die Voraussetzung für den Klassenwechsel zu IgE, hemmt. Allerdings sind die zugrunde liegenden Mechanismen nicht aufgeklärt. Zielsetzung dieser Arbeit war die Untersuchung des epsilon-Keimbahnpromotors hinsichtlich Vitamin-D-Rezeptor(VDR)-DNA-Komplexbildung, Modifikation der Chromatin-Acetylierung, sowie deren Einfluss auf die Epsilon- Keimbahntranskription in humanen B-Zellen. Die Bindung des VDR an den epsilon- Keimbahnpromotor (Iε) in humanen B-Zellen, die Zusammensetzung des durch den VDR rekrutierten Komplexes sowie das Acetylierungsmuster wurden mittels Chromatin-Immunpräzipitation untersucht. Die Calcitriol-vermittelten Effekte am Iε wurden durch Reportergen-Untersuchungen analysiert. Die Daten zeigen hier, dass der Calcitriol-aktivierte VDR gemeinsam mit dem Retinsäure- XRezeptor an Iε bindet. Die Interaktion dieses Heterodimers mit SMRT (engl.: silencing mediator for retinoid and thyroid hormone receptors) führt weiter zur Rekrutierung von Histon-Deacetylase (HDAC) 1 und HDAC3. Die Hemmung von SMRT und HDACs führt zur Umkehrung der Calcitriol-vermittelten spezifischen Deacetylierung von Histon 3 und 4 sowie der Transrepression von Iε. Die transrepressiven Effekte des VDR-Komplexes auf Iε wurden in Reportergen- Analysen bestätigt. Es ist hier verdeutlicht, dass die Calcitriol-vermittelte Hemmung des epsilon-Keimbahntranskripts auf der Rekrutierung von VDR- Heterodimeren mit Einbindung von Co-Repressoren und Histon-modifizierenden Enzymen beruht. Diese Arbeit zeigt neue Aspekte der VDR-vermittelten Transrepression und Regulation des IgE-Klassenwechsels.