stringtranslate.com

NEDD8

NEDD8 — это белок , который у людей кодируется геном NEDD8 . [ 5] [6] (у Saccharomyces cerevisiae этот белок известен как Rub1 ). Этот убиквитин-подобный (UBL) белок ковалентно конъюгируется с ограниченным числом клеточных белков в процессе, называемом NEDDylation , похожем на убиквитинирование . Человеческий NEDD8 на 60% идентичен убиквитину. Основными известными субстратами модификации NEDD8 являются субъединицы куллина убиквитинлигаз E3 на основе куллина, которые активны только при NEDDylation. Их NEDDylation имеет решающее значение для привлечения E2 в лигазный комплекс, тем самым облегчая конъюгацию убиквитина. Таким образом, модификация NEDD8 вовлечена в прогрессию клеточного цикла и регуляцию цитоскелета.

Активация и конъюгация

Как и в случае с убиквитином и SUMO, NEDD8 конъюгируется с клеточными белками после того, как его C-концевой хвост обработан. Активирующий фермент E1 NEDD8 представляет собой гетеродимер, состоящий из субъединиц APPBP1 и UBA3. [7] Фермент APPBP1 /UBA3 имеет гомологию с N- и C-концевыми половинами фермента убиквитина E1 соответственно. Субъединица UBA3 содержит каталитический центр и активирует NEDD8 в АТФ-зависимой реакции путем образования высокоэнергетического тиолэстерового промежуточного соединения. Активированный NEDD8 затем переносится на фермент UbcH12 E2 и затем конъюгируется со специфическими субстратами в присутствии соответствующих лигаз E3.

Субстраты для NEDD8

Как было рассмотрено Брауном и др. [8] , наиболее охарактеризованными субстратами активированного NEDD8 являются куллины (CUL1, 2, 3, 4A, 4B, 5 и 7 и PARC в клетках человека), которые служат молекулярными каркасами для убиквитинлигаз куллин -RING (CRL). Неддилирование приводит к ковалентной конъюгации фрагмента NEDD8 с консервативным остатком лизина куллина . [9] Неддилирование куллина увеличивает активность убиквитилирования CRL посредством конформационных изменений, которые оптимизируют перенос убиквитина на целевые белки

Удаление

Существует несколько различных протеаз, которые могут удалять NEDD8 из белковых конъюгатов. Протеазы UCHL1, UCHL3 и USP21 имеют двойную специфичность к NEDD8 и убиквитину. Протеазы, специфичные для удаления NEDD8, — это сигналосома COP9, которая удаляет NEDD8 из субъединицы CUL1 лигаз убиквитина SCF, и NEDP1 (или DEN1, SENP8). [10]

Роль в восстановлении ДНК

Как показали Браун и др., [8] накопление NEDD8 в местах повреждения ДНК является высокодинамичным процессом. Неддиляция необходима в течение короткого периода подпути глобальной репарации генома (GGR) репарации нуклеотидов ДНК (NER). В GGR NER после повреждения ДНК УФ-излучением Cul4A в комплексе связывающего белок повреждения ДНК 2 ( DDB2 ) активируется NEDD8, и это позволяет GGR-NER приступить к удалению повреждения. [11]

Неддиляция также играет роль в восстановлении двухцепочечных разрывов. [8] Негомологичное соединение концов (NHEJ) — это путь восстановления ДНК, часто используемый для восстановления двухцепочечных разрывов ДНК. Первый шаг в этом пути зависит от гетеродимера Ku70/Ku80 , который образует высокостабильную кольцевую структуру, окружающую концы ДНК. [12] Но гетеродимер Ku необходимо удалить, когда NHEJ завершен, иначе он блокирует транскрипцию или репликацию. Гетеродимер Ku убиквитинирован в зависимости от повреждения ДНК и неддиляции, чтобы способствовать высвобождению Ku и других факторов NHEJ из места восстановления после завершения процесса. [8]

В химиотерапии рака

Как обсуждали Джин и Робертсон в своем обзоре, [13] подавление гена репарации ДНК путем гиперметилирования его промотора может быть очень ранним шагом в прогрессировании рака. Предполагается, что подавление гена репарации ДНК на уровне транскрипции действует аналогично мутации зародышевой линии в гене репарации ДНК. Потеря способности к репарации ДНК любым из этих механизмов приводит к нестабильности генома и предрасполагает клетку и ее потомков к прогрессированию рака. Эпигенетически подавленные гены репарации ДНК часто встречаются в 17 наиболее распространенных видах рака (см., например, Частота гиперметилирования генов репарации ДНК при раке ). [13]

Как обсуждалось выше, активированный NEDD8 необходим в двух путях репарации ДНК: NER и NHEJ . Если активация NEDD8 ингибируется, клетки с индуцированным дефицитом NER или NHEJ могут затем погибнуть из-за недостаточного восстановления ДНК, что приводит к накоплению повреждений ДНК. Эффект ингибирования NEDD8 может быть больше для раковых клеток, чем для нормальных клеток, если раковые клетки независимо дефицитны в репарации ДНК из-за предшествующего эпигенетического подавления генов репарации ДНК, активных в альтернативных путях (см. синтетическую летальность ).

Певонедистат (MLN4924), препарат, ингибирующий активацию NEDD8, показал значительный терапевтический эффект в четырех клинических испытаниях рака фазы I в 2015-2016 годах. Они включают испытания певонедистрата против острого миелоидного лейкоза и миелодиспластических синдромов, [14] рецидивирующей/рефрактерной множественной миеломы или лимфомы, [15] метастатической меланомы, [16] и запущенных солидных опухолей. [17]

В доклинических исследованиях

Неддиляция PPARγ

PPARγ играет решающую роль в адипогенезе и накоплении липидов в адипоцитах (жировых клетках). [18] Активированный NEDD8 стабилизирует PPARγ, что позволяет увеличить адипогенез. В экспериментах с мышами певонедистат , препарат, ингибирующий активацию NEDD8, предотвращал ожирение и непереносимость глюкозы, вызванные диетой с высоким содержанием жиров. [18]

NF-κB и NEDD8

Транскрипционная активность NF-κB в первую очередь регулируется физическим взаимодействием с ингибирующими белками IκB (IκBα и IκBβ), что предотвращает его ядерную транслокацию. [19] Деградация субъединицы IκBα IκB опосредуется убиквитинированием, и это убиквитинирование зависит от неддиляции. [20] Певонедистат (MLN4924) ингибирует активацию NEDD8, который затем ингибирует убиквитинирование IκBα, и это ингибирует транслокацию NF-κB в ядро. [19]

Певонедистат, посредством своего воздействия на NF-κB и мишень NF-κB (микроРНК-155), продлевал выживаемость мышей, которым были трансплантированы лейкозные клетки. [19]

Колоректальный рак

Было обнаружено, что ингибирование активации NEDD8 певонедистом вызывает остановку роста и апоптоз в 16/122 (13%) клеточных линиях колоректального рака (КРР). Дальнейшие анализы ксенотрансплантатов опухолей, полученных от пациентов, показали, что певонедистат эффективен в отношении слабодифференцированного, высокодифференцированного муцинозного КРР. [21]

Взаимодействия

Было показано, что NEDD8 взаимодействует с:

Ссылки

  1. ^ abc ENSG00000285246 GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000129559, ENSG00000285246 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000010376 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Камитани Т, Кито К, Нгуен ХП, Йе ЕТ (ноябрь 1997 г.). «Характеристика NEDD8, убиквитин-подобного белка, уровень которого снижается в ходе развития». Журнал биологической химии . 272 ​​(45): 28557–62. doi : 10.1074/jbc.272.45.28557 . PMID  9353319.
  6. ^ "Ген Энтреза: экспрессия нейронных клеток-предшественников NEDD8, подавление развития 8".
  7. ^ Walden H, Podgorski MS, Huang DT, Miller DW, Howard RJ, Minor DL, Holton JM, Schulman BA (декабрь 2003 г.). «Структура комплекса APPBP1-UBA3-NEDD8-ATP раскрывает основу для селективной активации убиквитин-подобного белка с помощью E1». Molecular Cell . 12 (6): 1427–37. doi : 10.1016/s1097-2765(03)00452-0 . PMID  14690597.
  8. ^ abcd Brown JS, Lukashchuk N, Sczaniecka-Clift M, Britton S, le Sage C, Calsou P, Beli P, Galanty Y, Jackson SP (май 2015 г.). «Neddylation способствует убиквитинированию и высвобождению Ku из участков повреждения ДНК». Cell Reports . 11 (5): 704–14. doi :10.1016/j.celrep.2015.03.058. PMC 4431666 . PMID  25921528. 
  9. ^ Пан ZQ, Кенцис А, Диас, округ Колумбия, Ямоа К, Ву К (март 2004 г.). «Nedd8 о куллине: строительство скоростного пути к разрушению белка». Онкоген . 23 (11): 1985–97. дои : 10.1038/sj.onc.1207414 . ПМИД  15021886.
  10. ^ "Обзор реагентов Boston Biochem NEDD8". Архивировано из оригинала 2008-05-02 . Получено 2008-04-29 .
  11. ^ Гройсман Р., Поляновска Дж., Кураока И., Савада Дж., Сайджо М., Драпкин Р., Киселев А.Ф., Танака К., Накатани И. (май 2003 г.). «Активность убиквитинлигазы в комплексах DDB2 и CSA по-разному регулируется сигналосомой COP9 в ответ на повреждение ДНК». Cell . 113 (3): 357–67. doi : 10.1016/s0092-8674(03)00316-7 . PMID  12732143.
  12. ^ Walker JR, Corpina RA, Goldberg J (август 2001 г.). «Структура гетеродимера Ku, связанного с ДНК, и ее значение для репарации двухцепочечных разрывов». Nature . 412 (6847): 607–14. Bibcode :2001Natur.412..607W. doi :10.1038/35088000. PMID  11493912. S2CID  4371575.
  13. ^ ab Jin B, Robertson KD (2013). «ДНК-метилтрансферазы, восстановление повреждений ДНК и рак». Эпигенетические изменения в онкогенезе . Достижения в экспериментальной медицине и биологии. Том 754. С. 3–29. doi :10.1007/978-1-4419-9967-2_1. ISBN 978-1-4419-9966-5. PMC  3707278 . PMID  22956494.
  14. ^ Swords RT, Erba HP, DeAngelo DJ, Bixby DL, Altman JK, Maris M, Hua Z, Blakemore SJ, Faessel H, Sedarati F, Dezube BJ, Giles FJ, Medeiros BC (май 2015 г.). «Певонедистат (MLN4924), первый в своем классе ингибитор активирующего фермента NEDD8, у пациентов с острым миелоидным лейкозом и миелодиспластическими синдромами: исследование фазы 1» (PDF) . British Journal of Haematology . 169 (4): 534–43. doi : 10.1111/bjh.13323 . hdl :2027.42/111220. PMID  25733005.
  15. ^ Shah JJ, Jakubowiak AJ, O'Connor OA, Orlowski RZ, Harvey RD, Smith MR, Lebovic D, Diefenbach C, Kelly K, Hua Z, Berger AJ, Mulligan G, Faessel HM, Tirrell S, Dezube BJ, Lonial S (январь 2016 г.). «Исследование фазы I нового ингибитора активирующего фермента NEDD8 певонедистата (MLN4924) у пациентов с рецидивирующей/рефрактерной множественной миеломой или лимфомой». Clinical Cancer Research . 22 (1): 34–43. doi :10.1158/1078-0432.CCR-15-1237. PMC 5694347 . PMID  26561559. 
  16. ^ Bhatia S, Pavlick AC, Boasberg P, Thompson JA, Mulligan G, Pickard MD, Faessel H, Dezube BJ, Hamid O (август 2016 г.). «Исследование фазы I исследуемого ингибитора фермента, активирующего NEDD8, певонедисата (TAK-924/MLN4924) у пациентов с метастатической меланомой». Investigational New Drugs . 34 (4): 439–49. doi :10.1007/s10637-016-0348-5. PMC 4919369 . PMID  27056178. 
  17. ^ Sarantopoulos J, Shapiro GI, Cohen RB, Clark JW, Kauh JS, Weiss GJ, Cleary JM, Mahalingam D, Pickard MD, Faessel HM, Berger AJ, Burke K, Mulligan G, Dezube BJ, Harvey RD (февраль 2016 г.). «Исследование фазы I ингибитора активирующего фермента NEDD8 певонедисата (TAK-924/MLN4924) у пациентов с прогрессирующими солидными опухолями». Clinical Cancer Research . 22 (4): 847–57. doi : 10.1158/1078-0432.CCR-15-1338 . PMID  26423795.
  18. ^ ab Park HS, Ju UI, Park JW, Song JY, Shin DH, Lee KH, Jeong LS, Yu J, Lee HW, Cho JY, Kim SY, Kim SW, Kim JB, Park KS, Chun YS (август 2016 г.). «PPARγ neddylation, необходимый для адипогенеза, является потенциальной целью для лечения ожирения». Cell Death and Differentiation . 23 (8): 1296–311. doi :10.1038/cdd.2016.6. PMC 4947677 . PMID  26990658. 
  19. ^ abc Халифе Дж., Радомска Х.С., Сантанам Р., Хуанг Х., Невиани П., Солтц Дж., Ван Х., Ву Ю.З., Алачкар Х., Ангелина М., Дорранс А., Керфман Дж., Блумфилд CD, Медейрос Б.К., Перротти Д., Ли Л.Дж., Ли Р.Дж., Калиджури М.А., Пичиорри Ф., Кроче СМ, Гарсон Р., Гузман М.Л., Мендлер Дж.Х., Маркуччи Дж. (октябрь 2015 г.). «Фармакологическое нацеливание на миР-155 через ингибитор фермента, активирующего NEDD8, MLN4924 (певонедистат) при остром миелолейкозе FLT3-ITD». Лейкемия . 29 (10): 1981–92. дои :10.1038/leu.2015.106. PMC 4868182. PMID  25971362 . 
  20. ^ Фролова М.А., Гудкова Р.Г., Большухина Л.А., Новоселова В.Н. (октябрь 1978). «[Феномен усиления у мышей с гетеротопической трансплантацией сердца]». Журнал Микробиологии, Эпидемиологии, И Иммунобиологии . 20 (10): 36–40. ПМИД  85397.
  21. ^ Пикко Г, Петти С, Сасси Ф, Гриллоне К, Мильярди Г, Росси Т, Изелла С, Ди Николантонио Ф, Саротто И, Сапино А, Барделли А , Трусолино Л, Бертотти А, Медико Е (февраль 2017 г.). «Эффективность ингибирования пути NEDD8 в доклинических моделях низкодифференцированного, клинически агрессивного колоректального рака». Журнал Национального института рака . 109 (2): djw209. дои : 10.1093/jnci/djw209 . hdl : 2318/1618636 . ПМИД  27771609.
  22. ^ Antenos M, Casper RF, Brown TJ (ноябрь 2002 г.). «Взаимодействие с Nedd8, убиквитин-подобным белком, усиливает транскрипционную активность арильного углеводородного рецептора». Журнал биологической химии . 277 (46): 44028–34. doi : 10.1074/jbc.M202413200 . PMID  12215427.
  23. ^ Hipp MS, Raasi S, Groettrup M, Schmidtke G (апрель 2004 г.). «NEDD8 ultimate buster-1L взаимодействует с убиквитин-подобным белком FAT10 и ускоряет его деградацию». Журнал биологической химии . 279 (16): 16503–10. doi : 10.1074/jbc.M310114200 . PMID  14757770.
  24. ^ Камитани Т, Кито К, Фукуда-Камитани Т, Йе ЕТ (декабрь 2001 г.). «Нацеливание NEDD8 и его конъюгатов на протеасомную деградацию с помощью NUB1». Журнал биологической химии . 276 (49): 46655–60. doi : 10.1074/jbc.M108636200 . PMID  11585840.
  25. ^ ab Gong L, Yeh ET (апрель 1999). «Идентификация активирующих и конъюгирующих ферментов пути конъюгации NEDD8». Журнал биологической химии . 274 (17): 12036–42. doi : 10.1074/jbc.274.17.12036 . PMID  10207026.
  26. ^ Вада Х, Кито К, Каски Л.С., Йе ET, Камитани Т (октябрь 1998 г.). «Расщепление С-конца NEDD8 с помощью UCH-L3». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 251 (3): 688–92. дои : 10.1006/bbrc.1998.9532. ПМИД  9790970.

Дальнейшее чтение