Degron

Degron ( eng.  Degron ) on osa proteiinimolekyyliä, joka säätelee sen tuhoutumisnopeutta ( proteolyysi ). Tällä hetkellä tunnetut degronit ovat lyhyitä aminohapposekvenssejä [1] , rakenteellisia motiiveja [2] tai aminohappotähteitä , jotka paljastuvat proteiinipallosta (usein lysiinistä [3] tai arginiinista [4] ), joka sijaitsee missä tahansa aminohappoketjun osassa. Jotkut proteiinit sisältävät useita degroneja [2] [5] . Degroneja on tunnistettu useiden eri organismien proteiineista hiivan N-terminaalisista degroneista [6] hiiren ornitiinidekarboksylaasin PEST - sekvenssiin [7] . Degroneja on tunnistettu myös prokaryoottiproteiineissa [8] .

Tunnetut degronit on jaettu useisiin ryhmiin, mutta jopa yhden ryhmän degronit ovat hyvin vaihtelevia, vaikka ne kaikki vaikuttavat proteiinien hajoamiseen tavalla tai toisella [9] [10] [11] . Jotkut degronit (ubikvitiiniriippuvaiset) vaativat, että proteiini on leimattu ubikitiinilla , kun taas toiset (ubikvitiiniriippumattomat) toimivat riippumatta proteiinileimauksesta ubikvitiinilla [12] [10] [13] .

Tyypit

Ubikitiiniriippuvaisten degronien toiminta vaatii proteiinin polyubiquitinaatiota , mikä ohjaa sen tuhoutumaan proteasomeissa [14] [15] . Joissakin tapauksissa itse degron toimii polyubikvitinaatiopaikkana, kuten β-kateniiniproteiinin tapauksessa [16] . Koska degronin polyubiquitinaatioon osallistumisen yksityiskohtainen mekanismi ei ole läheskään aina tiedossa, degronit tunnistetaan ubikvitiiniriippuviksi, jos niiden poistuessa proteiinista sen ubikvitinaation taso laskee ja proteiiniin lisättynä ubikvitinaatiotaso päinvastoin kasvaa [17] [18] .

Päinvastoin, ubikvitiiniriippumattomien degronien toimintaan ei liity niitä sisältävien proteiinien polyubiquitinaatiota. Esimerkiksi degron IκBα [ ( immuunijärjestelmän toimintaan osallistuva proteiini ) ei ole osallisena ubikvitinaatiossa, koska tämän degronin silloittaminen vihreän fluoresoivan proteiinin (GFP) kanssa ei lisännyt jälkimmäisen ubikvitinoitumistasoa. [2] . Yksityiskohtainen mekanismi siitä, kuinka degron tarkalleen osallistuu proteiinien hajoamiseen, on kuitenkin tuntematon useimmissa tapauksissa [19] .

Tunnistus

On olemassa kolme lähestymistapaa degronin tunnistamiseen proteiinista [2] [18] [19] . Ensimmäisessä menetelmässä sekvenssi, joka on todennäköinen degron, ligoidaan stabiiliin proteiiniin (esim. GFP), ja sitten verrataan alkuperäisen proteiinin ja proteiinin stabiilisuutta siirretyn todennäköisen degronin kanssa [20] . Jos kytketty sekvenssi on todellakin degroni, proteiinin molekyylien määrä, johon se on kytketty, vähenee ajan myötä paljon nopeammin kuin alkuperäisen proteiinin tapauksessa [9] [10] [11] . Lisäksi sekvenssi, joka todennäköisesti on degroni, voidaan poistaa proteiinista ja verrata deleetioproteiinin stabiilisuutta alkuperäiseen proteiiniin verrattuna. Jos deletoitu sekvenssi on degroni, proteiinimolekyylit, joista se puuttuu, ovat vakaampia kuin alkuperäinen proteiini [9] [10] [11] .

Kolmatta lähestymistapaa käytetään määrittämään degronin riippuvuus ubikvitinaatiosta, kun sekvenssin degronin luonne on jo vahvistettu käyttämällä edellä kuvattuja tekniikoita. Tämä lähestymistapa vertaa alkuperäisen proteiinin ubikvitinaatioastetta ja mutanttimuotoa , josta puuttuu degron [2] [7] [19] .

Muistiinpanot

  1. ↑ Cho S. , Dreyfuss G. SMN2:n eksonin 7 ohittamisen luoma degron on pääasiallinen tekijä spinaalisen lihasatrofian vaikeusasteessa.  (englanti)  // Geenit ja kehitys. - 2010. - 1. maaliskuuta ( nide 24 , nro 5 ). - s. 438-442 . - doi : 10.1101/gad.1884910 . — PMID 20194437 .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 Fortmann KT , Lewis RD , Ngo KA , Fagerlund R. , Hoffmann A. Säädelty, Ubiquitiinista riippumaton Degron IκBα:ssa.  (Englanti)  // Journal Of Molecular Biology. - 2015. - 28. elokuuta ( nide 427 , nro 17 ). - P. 2748-2756 . - doi : 10.1016/j.jmb.2015.07.008 . — PMID 26191773 .
  3. ↑ Dohmen RJ , Wu P. , Varshavsky A. Lämpö-indusoituva degron: menetelmä lämpötilaherkkien mutanttien konstruoimiseksi.  (englanti)  // Tiede (New York, NY). - 1994. - 4. maaliskuuta ( nide 263 , nro 5151 ). - s. 1273-1276 . — PMID 8122109 .
  4. ↑ Varshavsky A. N-pään sääntö: funktiot, mysteerit, käyttötarkoitukset.  (englanniksi)  // Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut. - 1996. - 29. lokakuuta ( nide 93 , nro 22 ). - P. 12142-12149 . — PMID 8901547 .
  5. ↑ Kanarek N. , London N. , Schueler-Furman O. , Ben-Neriah Y. NF-kappaB:n estäjien ubikvitinaatio ja hajoaminen.  (englanniksi)  // Cold Spring Harbor Perspectives In Biology. - 2010. - Helmikuu ( osa 2 , nro 2 ) - P. 000166-000166 . - doi : 10.1101/cshperspect.a000166 . — PMID 20182612 .
  6. ↑ Bachmair A. , ​​​​Finley D. , Varshavsky A. Proteiinin puoliintumisaika in vivo on sen aminoterminaalisen tähteen funktio.  (englanti)  // Tiede (New York, NY). - 1986. - 10. lokakuuta ( nide 234 , nro 4773 ). - s. 179-186 . — PMID 3018930 .
  7. ↑ 1 2 Loetscher P. , Pratt G. , Rechsteiner M. Hiiren ornitiinidekarboksylaasin C-pää saa aikaan dihydrofolaattireduktaasin nopean hajoamisen. Tukituholaishypoteesi.  (englanniksi)  // The Journal Of Biological Chemistry. - 1991. - 15. kesäkuuta ( nide 266 , nro 17 ). - P. 11213-11220 . — PMID 2040628 .
  8. ↑ Burns KE , Liu WT , Boshoff HI , Dorrestein PC , Barry CE 3rd. Proteasomaalisen proteiinin hajoaminen mykobakteereissa on riippuvainen prokaryoottisesta ubikvitiinin kaltaisesta proteiinista.  (englanniksi)  // The Journal Of Biological Chemistry. - 2009. - 30. tammikuuta ( nide 284 , nro 5 ). - P. 3069-3075 . - doi : 10.1074/jbc.M808032200 . — PMID 19028679 .
  9. ↑ 1 2 3 Ravid T. , Hochstrasser M. Hajoamissignaalien monimuotoisuus ubikvitiini-proteasomijärjestelmässä.  (englanniksi)  // Luontoarvostelut. Molekyylisolubiologia. - 2008. - syyskuu ( osa 9 , nro 9 ). - s. 679-690 . - doi : 10.1038/nrm2468 . — PMID 18698327 .
  10. ↑ 1 2 3 4 Erales J. , Coffino P. Ubiquitin-independent proteasomal degradation.  (englanniksi)  // Biochimica Et Biophysica Acta. - 2014. - tammikuu ( osa 1843 , nro 1 ). - s. 216-221 . - doi : 10.1016/j.bbamcr.2013.05.008 . — PMID 23684952 .
  11. ↑ 1 2 3 Jariel-Encontre I. , Bossis G. , Piechaczyk M. Ubiquitiinista riippumaton proteiinien hajoaminen proteasomin toimesta.  (englanniksi)  // Biochimica Et Biophysica Acta. - 2008. - Joulukuu ( nide 1786 , nro 2 ). - s. 153-177 . - doi : 10.1016/j.bbcan.2008.05.004 . — PMID 18558098 .
  12. ↑ Asher G. , Tsvetkov P. , Kahana C. , Shaul Y. Tuumorisuppressorien p53 ja p73 ubiquitiinista riippumattoman proteasomaalisen hajoamisen mekanismi.  (englanti)  // Geenit ja kehitys. - 2005. - 1. helmikuuta ( osa 19 , nro 3 ) . - s. 316-321 . - doi : 10.1101/gad.319905 . — PMID 15687255 .
  13. ↑ Hochstrasser M. Ubikitiiniriippuvainen proteiinien hajoaminen.  (englanti)  // Geneticsin vuosikatsaus. - 1996. - Voi. 30 . - s. 405-439 . - doi : 10.1146/annurev.genet.30.1.405 . — PMID 8982460 .
  14. ↑ Coux O. , Tanaka K. , Goldberg AL . 20S- ja 26S-proteasomien rakenne ja toiminnot.  (Englanti)  // Annual Review Of Biochemistry. - 1996. - Voi. 65 . - s. 801-847 . doi : 10.1146 / annurev.bi.65.070196.004101 . — PMID 8811196 .
  15. ↑ Lecker SH , Goldberg AL , Mitch W.E. Proteiinin hajoaminen ubikvitiini-proteasomireitin avulla normaaleissa ja sairaustiloissa.  (Englanti)  // Journal Of The American Society Of Nephrology : JASN. - 2006. - Heinäkuu ( osa 17 , nro 7 ). - P. 1807-1819 . - doi : 10.1681/ASN.2006010083 . — PMID 16738015 .
  16. ↑ Melvin AT , Woss GS , Park JH , Dumberger LD , Waters ML , Allbritton NL Vertaileva analyysi useiden degronien ubikvitinaatiokinetiikasta, jotta voidaan tunnistaa ihanteellinen kohdesekvenssi proteasomireportterille.  (englanniksi)  // PloS One. - 2013. - Vol. 8 , ei. 10 . - P. e78082-78082 . - doi : 10.1371/journal.pone.0078082 . — PMID 24205101 .
  17. ↑ Wang Y. , Guan S. , Acharya P. , Koop DR , Liu Y. , Liao M. , Burlingame AL , Correia MA Ubikitiiniriippuvainen ihmisen maksan sytokromi P450 2E1:n proteasomaalinen hajoaminen: fosforibiquitinaatioon ja fosforibikinointiin kohdistettujen paikkojen tunnistaminen.  (englanniksi)  // The Journal Of Biological Chemistry. - 2011. - 18. maaliskuuta ( nide 286 , nro 11 ). - P. 9443-9456 . - doi : 10.1074/jbc.M110.176685 . — PMID 21209460 .
  18. ↑ 1 2 Ju D. , Xie Y. Rpn4:n ensisijaisen ubikvitinaatiokohdan ja ubikvitiiniriippuvaisen hajoamissignaalin tunnistaminen.  (englanniksi)  // The Journal Of Biological Chemistry. - 2006. - 21. huhtikuuta ( nide 281 , nro 16 ). - P. 10657-10662 . - doi : 10.1074/jbc.M513790200 . — PMID 16492666 .
  19. ↑ 1 2 3 Schrader EK , Harstad KG , Matouschek A. Kohdistusproteiinit hajoamista varten.  (englanniksi)  // Nature Chemical Biology. - 2009. - marraskuu ( osa 5 , nro 11 ). - s. 815-822 . - doi : 10.1038/nchembio.250 . — PMID 19841631 .
  20. ↑ Li X. , Zhao X. , Fang Y. , Jiang X. , Duong T. , Fan C. , Huang CC , Kain SR Destabiloidun vihreän fluoresoivan proteiinin luominen transkriptioreportterina.  (englanniksi)  // The Journal Of Biological Chemistry. - 1998. - 25. joulukuuta ( nide 273 , nro 52 ). - P. 34970-34975 . — PMID 9857028 .