stringtranslate.com

Дегрон

Здесь зеленым цветом показана часть IκBα , ингибитора NF-κB и регулятора иммунной системы. Красная область выделяет шестой домен анкиринового повтора , который содержит убиквитин-независимый дегрон. [1]

Дегрон — это часть белка, которая важна для регуляции скорости деградации белка. Известные дегроны включают короткие аминокислотные последовательности, [2] структурные мотивы [1] и открытые аминокислоты (часто лизин [3] или аргинин [4] ), расположенные в любом месте белка. Фактически, некоторые белки могут даже содержать несколько дегронов. [1] [5] Дегроны присутствуют в различных организмах, от N-дегронов (см. Правило N-конца ), впервые охарактеризованных у дрожжей [6] до последовательности PEST орнитиндекарбоксилазы мыши. [7] Дегроны были идентифицированы как у прокариот [8] , так и у эукариот . Хотя существует множество типов различных дегронов и высокая степень изменчивости даже внутри этих групп, все дегроны схожи по своей роли в регуляции скорости деградации белка. [9] [10] [11] Подобно деградации белка (см. протеолиз ), механизмы классифицируются по их зависимости или отсутствию зависимости от убиквитина , небольшого белка, участвующего в протеасомной деградации белка, [12] [13] [14] Дегроны также могут называться «убиквитин-зависимыми» [9] или «убиквитин-независимыми». [10] [11]

Типы

Убиквитин-зависимые дегроны так названы, потому что они участвуют в процессе полиубиквитинирования для нацеливания белка на протеасому. [15] [16] В некоторых случаях сам дегрон служит местом для полиубиквитинирования, как это наблюдается в белках TAZ и β-катенине . [17] Поскольку точный механизм, посредством которого дегрон участвует в полиубиквитинировании белка, не всегда известен, дегроны классифицируются как убиквитин-зависимые, если их удаление из белка приводит к меньшему убиквитинированию или если их добавление к другому белку приводит к большему убиквитинированию. [18] [19]

Напротив, убиквитин-независимые дегроны не являются необходимыми для полиубиквитинирования их белка. Например, дегрон на IκBα , белке, участвующем в регуляции иммунной системы, не был показан как участвующий в убиквитинировании, поскольку его добавление к зеленому флуоресцентному белку ( GFP ) не увеличивало убиквитинирование. [1] Однако дегрон может лишь намекнуть на механизм, посредством которого деградирует белок [20] , и поэтому идентификация и классификация дегрона является лишь первым шагом в понимании процесса деградации его белка.

Идентификация

Показана диаграмма, представляющая две процедуры идентификации дегрона, описанные в тексте. В первой (зеленой) процедуре неизмененная форма белка остается обильной с течением времени, в то время как мутантная форма, содержащая кандидата дегрона, быстро уменьшается. Во второй (красной) процедуре неизмененная форма белка, содержащая кандидата дегрона, быстро уменьшается с течением времени, в то время как мутантная форма, лишенная своего дегрона, остается обильной. A' против A используются для обозначения форм белка, содержащих дегрон, и не содержащих дегрон.

Чтобы идентифицировать часть белка как дегрон, часто выполняются три шага. [1] [19] [20] Во-первых, кандидат дегрон сливается со стабильным белком, таким как GFP, и с течением времени сравнивается содержание белка между неизмененным белком и слиянием (как показано зеленым). [21] Если кандидат на самом деле является дегроном, то содержание белка слияния будет уменьшаться гораздо быстрее, чем содержание неизмененного белка. [9] [10] [11] Во-вторых, мутантная форма белка дегрона разрабатывается таким образом, чтобы в ней отсутствовал кандидат дегрон. Подобно предыдущему варианту, содержание мутантного белка с течением времени сравнивается с содержанием неизмененного белка (как показано красным). Если удаленный кандидат дегрон на самом деле является дегроном, то содержание мутантного белка будет уменьшаться гораздо медленнее, чем содержание неизмененного белка. [9] [10] [11] Напомним, что дегроны часто называют «убиквитин-зависимыми» или «убиквитин-независимыми». Третий выполняемый шаг часто выполняется после одного или обоих предыдущих двух шагов, поскольку он служит для определения зависимости от убиквитина или ее отсутствия у ранее идентифицированного дегрона. На этом шаге будут исследованы белки A и A' (идентичные во всех отношениях, за исключением наличия дегрона в A'). Обратите внимание, что здесь могут быть выполнены процедуры мутации или слияния, поэтому либо A является белком, подобным GFP, а A' является слиянием GFP с дегроном (как показано зеленым), либо A' является белком дегрона, а A является мутантной формой без дегрона (как показано красным). Будет измерено количество убиквитина, связанного с A и с A'. [1] [7] [20] Значительное увеличение количества убиквитина в A' по сравнению с A будет предполагать, что дегрон зависит от убиквитина. [1] [9]

Ссылки

  1. ^ abcdefg Фортманн, Карен Т.; Льюис, Рассел Д.; Нго, Ким А.; Фагерлунд, Рику; Хоффманн, Александр (28 августа 2015 г.). «Регулируемый убиквитин-независимый дегрон в IκBα». Журнал молекулярной биологии . 427 (17): 2748–2756. дои : 10.1016/j.jmb.2015.07.008. ISSN  1089-8638. ПМЦ  4685248 . ПМИД  26191773.
  2. ^ Чо, Сончан; Дрейфус, Гидеон (2010-03-01). «Дегрон, созданный пропуском экзона 7 SMN2, является основным фактором, способствующим тяжести спинальной мышечной атрофии». Гены и развитие . 24 (5): 438–442. doi :10.1101/gad.1884910. ISSN  1549-5477. PMC 2827839. PMID 20194437  . 
  3. ^ Dohmen RJ, Wu P, Varshavsky A (1994). «Индуцируемый теплом дегрон: метод создания мутантов, чувствительных к температуре». Science . 263 (5151): 1273–1276. doi :10.1126/science.8122109. PMID  8122109.
  4. ^ Варшавский, А. (1996-10-29). «Правило N-конца: функции, тайны, использование». Труды Национальной академии наук . 93 (22): 12142–12149. Bibcode : 1996PNAS...9312142V. doi : 10.1073/pnas.93.22.12142 . ISSN  0027-8424. PMC 37957. PMID 8901547  . 
  5. ^ Канарек, Наама; Лондон, Нир; Шуелер-Фурман, Ора; Бен-Нерия, Йинон (1 февраля 2010 г.). «Убиквитинирование и деградация ингибиторов NF-каппаВ». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 2 (2): а000166. doi : 10.1101/cshperspect.a000166. ISSN  1943-0264. ПМЦ 2828279 . ПМИД  20182612. 
  6. ^ Бахмайр, А.; Финли, Д.; Варшавский, А. (1986-10-10). «In vivo период полураспада белка является функцией его аминоконцевого остатка». Science . 234 (4773): 179–186. Bibcode :1986Sci...234..179B. doi :10.1126/science.3018930. ISSN  0036-8075. PMID  3018930.
  7. ^ ab Loetscher, P.; Pratt, G.; Rechsteiner, M. (1991-06-15). "C-конец мышиной орнитиндекарбоксилазы обеспечивает быструю деградацию дигидрофолатредуктазы. Поддержка гипотезы вредителей". Журнал биологической химии . 266 (17): 11213–11220. doi : 10.1016/S0021-9258(18)99150-7 . ISSN  0021-9258. PMID  2040628.
  8. ^ Бернс, Кристин Э.; Лю, Вэй-Тин; Бошофф, Хелена ИМ; Доррестейн, Питер К.; Барри, Клифтон Э. (2009-01-30). «Протеасомная деградация белка у микобактерий зависит от прокариотического убиквитин-подобного белка». Журнал биологической химии . 284 (5): 3069–3075. doi : 10.1074/jbc.M808032200 . ISSN  0021-9258. PMC 2631945. PMID 19028679  . 
  9. ^ abcde Ravid, Tommer; Hochstrasser, Mark (2008-09-01). "Разнообразие сигналов деградации в системе убиквитин-протеасома". Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 9 (9): 679–690. doi :10.1038/nrm2468. ISSN  1471-0072. PMC 2606094. PMID 18698327  . 
  10. ^ abcd Эралес, Дженни; Коффино, Филип (1 января 2014 г.). «Убиквитин-независимая протеасомная деградация». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . Убиквитин-протеасомная система. 1843 (1): 216–221. дои : 10.1016/j.bbamcr.2013.05.008. ПМК 3770795 . ПМИД  23684952. 
  11. ^ abcd Жариэль-Энконтр, Изабель; Боссис, Гийом; Пехачик, Марк (1 декабря 2008 г.). «Убиквитин-независимая деградация белков протеасомой». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Обзоры о раке . 1786 (2): 153–177. дои : 10.1016/j.bbcan.2008.05.004. ISSN  0006-3002. ПМИД  18558098.
  12. ^ Эшер, Гад; Цветков, Питер; Кахана, Хаим; Шауль, Йосеф (2005-02-01). «Механизм убиквитин-независимой протеасомной деградации опухолевых супрессоров p53 и p73». Гены и развитие . 19 (3): 316–321. doi : 10.1101 /gad.319905. ISSN  0890-9369. PMC 546509. PMID  15687255. 
  13. ^ Эралес, Дженни; Коффино, Филип (1 января 2014 г.). «Убиквитин-независимая протеасомная деградация». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1843 (1): 216–221. дои : 10.1016/j.bbamcr.2013.05.008. ISSN  0006-3002. ПМК 3770795 . ПМИД  23684952. 
  14. ^ Хохштрассер, М. (1996-01-01). «Убиквитин-зависимая деградация белка». Annual Review of Genetics . 30 : 405–439. doi :10.1146/annurev.genet.30.1.405. ISSN  0066-4197. PMID  8982460.
  15. ^ Coux, O.; Tanaka, K.; Goldberg, AL (1996-01-01). «Структура и функции протеасом 20S и 26S». Annual Review of Biochemistry . 65 : 801–847. doi :10.1146/annurev.bi.65.070196.004101. ISSN  0066-4154. PMID  8811196.
  16. ^ Леккер, Стюарт Х.; Голдберг, Альфред Л.; Митч, Уильям Э. (2006-07-01). «Деградация белка по пути убиквитин–протеасома в норме и при заболеваниях». Журнал Американского общества нефрологии . 17 (7): 1807–1819. doi : 10.1681/ASN.2006010083 . ISSN  1046-6673. PMID  16738015.
  17. ^ Мелвин, Адам Т.; Восс, Грегери С.; Парк, Джессика Х.; Дамбергер, Лукас Д.; Уотерс, Марси Л.; Олбриттон, Нэнси Л. (2013). «Сравнительный анализ кинетики убиквитинирования множественных дегронов для определения идеальной целевой последовательности для протеасомного репортера». PLOS ONE . ​​8 (10): e78082. Bibcode :2013PLoSO...878082M. doi : 10.1371/journal.pone.0078082 . PMC 3812159 . PMID  24205101. 
  18. ^ Ван, Юнцян; Гуань, Шэньхэн; Ачарья, Пуломи; Куп, Деннис Р.; Лю, И; Ляо, Минсян; Берлингейм, Альма Л.; Коррейя, Мария Альмира (18.03.2011). «Убиквитин-зависимая протеасомная деградация цитохрома P450 2E1 печени человека: идентификация участков, предназначенных для фосфорилирования и убиквитинирования». Журнал биологической химии . 286 (11): 9443–9456. doi : 10.1074/jbc.M110.176685 . ISSN  1083-351X. PMC 3058980. PMID 21209460  . 
  19. ^ ab Ju, Donghong; Xie, Youming (2006-04-21). «Идентификация предпочтительного сайта убиквитинирования и сигнала убиквитин-зависимой деградации Rpn4». Журнал биологической химии . 281 (16): 10657–10662. doi : 10.1074/jbc.M513790200 . ISSN  0021-9258. PMID  16492666.
  20. ^ abc Schrader, Erin K; Harstad, Kristine G; Matouschek, Andreas (2009-11-01). "Нацеливание белков на деградацию". Nature Chemical Biology . 5 (11): 815–822. doi :10.1038/nchembio.250. ISSN  1552-4450. PMC 4228941 . PMID  19841631. 
  21. ^ Ли, Сяньцян; Чжао, Сяонин; Фан, Юй; Цзян, Синь; Дуонг, Томми; Фань, Конни; Хуан, Чиао-Чейн; Кейн, Стивен Р. (1998-12-25). «Генерация дестабилизированного зеленого флуоресцентного белка как транскрипционного репортера». Журнал биологической химии . 273 (52): 34970–34975. doi : 10.1074/jbc.273.52.34970 . ISSN  0021-9258. PMID  9857028.

Смотрите также