Proteins with expanded polyglutamine repeats cause Huntington's disease and other neurodegenerative diseases. Transcriptional dysregulation and loss of function of transcriptional co-activator proteins have been implicated in the pathogenesis of these diseases. Huntington's disease is caused by expansion of a repeated sequence of the amino acid glutamine in the abnormal protein huntingtin (Htt). Here we show that the polyglutamine-containing domain of Htt, Htt exon 1 protein (Httex1p), directly binds the acetyltransferase domains of two distinct proteins: CREB-binding protein (CBP) and p300/CBP-associated factor (P/CAF). In cell-free assays, Httex1p also inhibits the acetyltransferase activity of at least three enzymes: p300, P/CAF and CBP. Expression of Httex1p in cultured cells reduces the level of the acetylated histones H3 and H4, and this reduction can be reversed by administering inhibitors of histone deacetylase (HDAC). In vivo, HDAC inhibitors arrest ongoing progressive neuronal degeneration induced by polyglutamine repeat expansion, and they reduce lethality in two Drosophila models of polyglutamine disease. These findings raise the possibility that therapy with HDAC inhibitors may slow or prevent the progressive neurodegeneration seen in Huntington's disease and other polyglutamine-repeat diseases, even after the onset of symptoms.

DNA damage induces expression of a non-coding RNA, which acts like a ligand to recruit a specific RNA-binding protein, TLS. This protein in turn represses transcription of the gene to which the non-coding RNA is tethered by inhibiting a histone acetyltransferase coactivator. These data suggest that non-coding RNAs induced in regulatory regions of transcription units recruit and modulate the activities of distinct classes of RNA binding co-regulators in response to specific signalling programs, providing an unexpected RNA-based strategy to integrate transcriptional programs. A signal-induced non-coding RNA is shown to act like a ligand to activate a specific RNA-binding protein, TLS. This protein in turn represses gene transcription by inhibiting a histone acetyltransferase coactivator. With the recent recognition of non-coding RNAs (ncRNAs) flanking many genes1,2,3,4,5, a central issue is to obtain a full understanding of their potential roles in regulated gene transcription programmes, possibly through different mechanisms6,7,8,9,10,11,12. Here we show that an RNA-binding protein, TLS (for translocated in liposarcoma), serves as a key transcriptional regulatory sensor of DNA damage signals that, on the basis of its allosteric modulation by RNA, specifically binds to and inhibits CREB-binding protein (CBP) and p300 histone acetyltransferase activities on a repressed gene target, cyclin D1 (CCND1) in human cell lines. Recruitment of TLS to the CCND1 promoter to cause gene-specific repression is directed by single-stranded, low-copy-number ncRNA transcripts tethered to the 5′ regulatory regions of CCND1 that are induced in response to DNA damage signals. Our data suggest that signal-induced ncRNAs localized to regulatory regions of transcription units can act cooperatively as selective ligands, recruiting and modulating the activities of distinct classes of RNA-binding co-regulators in response to specific signals, providing an unexpected ncRNA/RNA-binding protein-based strategy to integrate transcriptional programmes.

Different classes of mammalian transcription factors—nuclear receptors, cyclic adenosine 3′,5′-monophosphate–regulated enhancer binding protein (CREB), and signal transducer and activator of transcription-1 (STAT-1)—functionally require distinct components of the coactivator complex, including CREB-binding protein (CBP/p300), nuclear receptor coactivators (NCoAs), and p300/CBP-associated factor (p/CAF), based on their platform or assembly properties. Retinoic acid receptor, CREB, and STAT-1 also require different histone acetyltransferase (HAT) activities to activate transcription. Thus, transcription factor–specific differences in configuration and content of the coactivator complex dictate requirements for specific acetyltransferase activities, providing an explanation, at least in part, for the presence of multiple HAT components of the complex.

Valentina Perissi, Lena M. Staszewski, Eileen M. McInerney, Riki Kurokawa, Anna Krones, David W. Rose, Mill H. Lambert, Michael V. Milburn, Christopher K. Glass, and Michael G. Rosenfeld University of California, San Diego (UCSD), Graduate Student, Molecular Pathology Program, Howard Hughes Medical Institute (HHMI), Department and School of Medicine, Department of Cellular and Molecular Medicine, Division of Endocrinology and Metabolism, UCSD, La Jolla, California 92095-0648 USA; Department of Structural Chemistry, Glaxco Wellcome Inc., Research Triangle Park, North Carolina 27709 USA

Abstract

 Transcriptional repression plays crucial roles in diverse aspects of metazoan development, implying critical regulatory roles for corepressors such as N-CoR and SMRT. Altered patterns of transcription in tissues and cells derived from N-CoR gene–deleted mice and the resulting block at specific points in CNS, erythrocyte, and thymocyte development indicated that N-CoR was a required component of short-term active repression by nuclear receptors and MAD and of a subset of long-term repression events mediated by REST/NRSF. Unexpectedly, N-CoR and a specific deacetylase were also required for transcriptional activation of one class of retinoic acid response element. Together, these findings suggest that specific combinations of corepressors and histone deacetylases mediate the gene-specific actions of DNA-bound repressors in development of multiple organ systems.

Nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) plays a role in the transcriptional regulation of genes involved in inflammation and cell survival. In this report we demonstrate that NF-kappaB recruits a coactivator complex that has striking similarities to that recruited by nuclear receptors. Inactivation of either cyclic AMP response element binding protein (CREB)-binding protein (CBP), members of the p160 family of coactivators, or the CBP-associated factor (p/CAF) by nuclear antibody microinjection prevents NF-kappaB-dependent transactivation. Like nuclear receptor-dependent gene expression, NF-kappaB-dependent gene expression requires specific LXXLL motifs in one of the p160 family members, and enhancement of NF-kappaB activity requires the histone acetyltransferase (HAT) activity of p/CAF but not that of CBP. This coactivator complex is differentially recruited by members of the Rel family. The p50 homodimer fails to recruit coactivators, although the p50-p65 heterodimeric form of the transcription factor assembles the integrator complex. These findings provide new mechanistic insights into how this family of dimeric transcription factors has a differential effect on gene expression.