Дегрон - Degron

Здесь зеленым цветом показан IkBa, ингибитор NF-κB и регулятор иммунной системы. Красная область выделяет убиквитин-независимый дегрон.

А Degron является частью белка, который важен для регулирования скорости разложения белка. Известные дегроны включают короткие аминокислотные последовательности,[1] структурные мотивы[2] и экспонированные аминокислоты (часто лизин[3] или аргинин[4]) расположен в любом месте белка. Фактически, некоторые белки могут даже содержать несколько дегронов.[2][5] Дегроны присутствуют в самых разных организмах, начиная с N-дегронов (см. Правило N-конца ) впервые охарактеризован в дрожжах[6] к Последовательность PEST орнитиндекарбоксилазы мыши.[7] Дегроны были идентифицированы в прокариоты[8] а также эукариоты. Хотя существует много типов разных дегронов и высокая степень изменчивости даже внутри этих групп, все дегроны схожи по своему участию в регулировании скорости деградации белка.[9][10][11] Подобно расщеплению белка (см. протеолиз ) механизмы классифицируются по их зависимости или отсутствию Убиквитин, небольшой белок, участвующий в протеасомный расщепление белков,[12][13][14] Дегроны также могут называться «убиквитин-зависимыми».[9] или «Убиквитин-независимый».[10][11]

Типы

Убиквитин-зависимые дегроны названы так потому, что они участвуют в процессе полиубиквитинирования для нацеливания белка на протеасому.[15][16] В некоторых случаях дегрон сам служит местом полиубиквитинирования, как это видно на TAZ и β-катенин белки.[17] Поскольку точный механизм, с помощью 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 нужны для полиубиквитинирования их белка. Например, дегрон на ИКБА белок, участвующий в регуляции иммунной системы, не участвовал в убиквитинировании, так как он был добавлен к зеленому флуоресцентному белку (GFP ) не увеличивал убиквитинирование.[2] Однако дегрон может только намекнуть на механизм, с помощью которого разрушается белок.[20] и поэтому идентификация и классификация дегрона - это только первый шаг в понимании процесса деградации его белка.

Идентификация

На схеме показаны две процедуры идентификации дегрона, описанные в тексте. В первой (зеленой) процедуре неизмененная форма белка остается в изобилии с течением времени, в то время как мутантная форма, содержащая кандидата в дегроны, быстро уменьшается. Во второй (красной) процедуре неизмененная форма белка, содержащего кандидат в дегрон, быстро уменьшается со временем, в то время как мутантная форма, лишенная своего дегрона, остается в изобилии. A 'по сравнению с A используются для обозначения форм белка, содержащих дегрон, и не содержащих дегрон.

Чтобы идентифицировать часть белка как дегрон, часто выполняются три этапа.[2][19][20] Сначала кандидат-дегрон сливается со стабильным белком, таким как GFP, и со временем сравнивается содержание белка в неизмененном белке и слитом (как показано зеленым).[21] Если кандидат на самом деле является дегроном, то количество слитого белка будет уменьшаться намного быстрее, чем количество неизмененного белка.[9][10][11] Во-вторых, мутантная форма белка дегрона сконструирована так, что в ней отсутствует кандидат в дегрон. Как и раньше, количество мутантного белка с течением времени сравнивается с количеством неизмененного белка (как показано красным). Если удаленный кандидат в дегрон действительно является дегроном, то количество мутантного белка будет уменьшаться намного медленнее, чем у неизмененного белка.[9][10][11] Напомним, что дегронов часто называют «убиквитин-зависимыми» или «убиквитин-независимыми». Третий выполняемый шаг часто выполняется после одного или обоих из двух предыдущих шагов, потому что он служит для определения зависимости убиквитина или ее отсутствия. идентифицировал degron. На этом этапе будут исследованы протеины A и A ’(идентичные во всех отношениях, за исключением присутствия degron в A’). Обратите внимание, что здесь могут быть выполнены процедуры мутации или слияния, так что либо A - это белок, подобный GFP, и A '- это слияние GFP с дегроном (как показано зеленым), либо A' - это белок дегрона, а A - мутантная форма без дегрон (как показано красным). Будет измеряться количество убиквитина, связанного с А и с А '.[2][7][20] Значительное увеличение количества убиквитина в A ’по сравнению с A предполагает, что дегрон является убиквитин-зависимым.[2][9]

Рекомендации

  1. ^ Чо, Сунчан; Дрейфус, Гидеон (01.03.2010). «Дегрон, созданный пропуском экзона 7 SMN2, является основным фактором серьезности спинальной мышечной атрофии». Гены и развитие. 24 (5): 438–442. Дои:10.1101 / gad.1884910. ISSN  1549-5477. ЧВК  2827839. PMID  20194437.
  2. ^ а б c d е ж Фортманн, Карен Т .; Льюис, Рассел Д .; Ngo, Kim A .; Фагерлунд, Рику; Хоффманн, Александр (2015-08-28). «Регулируемый убиквитин-независимый дегрон в IκBα». Журнал молекулярной биологии. 427 (17): 2748–2756. Дои:10.1016 / j.jmb.2015.07.008. ISSN  1089-8638. ЧВК  4685248. PMID  26191773.
  3. ^ Dohmen, R.J., P. Wu, and A. Varshavsky, Heat-inducible degron: a method for конструирование термочувствительных мутантов. Science, 1994. 263 (5151): p. 1273-1276.
  4. ^ Варшавский, А. (1996-10-29). «Правило N-конца: функции, загадки, использование». Труды Национальной академии наук. 93 (22): 12142–12149. Дои:10.1073 / пнас.93.22.12142. ISSN  0027-8424. ЧВК  37957. PMID  8901547.
  5. ^ Канарек, Наама; Лондон, Нир; Шулер-Фурман, Ора; Бен-Нирия, Йинон (01.02.2010). «Убиквитинирование и деградация ингибиторов NF-kappaB». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 2 (2): a000166. Дои:10.1101 / cshperspect.a000166. ISSN  1943-0264. ЧВК  2828279. PMID  20182612.
  6. ^ Bachmair, A .; Finley, D .; Варшавский, А. (1986-10-10). «Время полужизни протеина in vivo зависит от его аминоконцевого остатка». Наука. 234 (4773): 179–186. Дои:10.1126 / science.3018930. ISSN  0036-8075. PMID  3018930.
  7. ^ а б Loetscher, P .; Pratt, G .; Рехштайнер, М. (15.06.1991). «С-конец орнитиндекарбоксилазы мыши обеспечивает быстрое разложение дигидрофолатредуктазы. Подтверждение гипотезы о вредителях». Журнал биологической химии. 266 (17): 11213–11220. ISSN  0021-9258. PMID  2040628.
  8. ^ Бернс, Кристин Э .; Лю, Вэй-Тин; Boshoff, Helena I.M .; Dorrestein, Pieter C .; Барри, Клифтон Э. (30 января 2009 г.). «Распад протеасомного белка у микобактерий зависит от прокариотического убиквитиноподобного белка». Журнал биологической химии. 284 (5): 3069–3075. Дои:10.1074 / jbc.M808032200. ISSN  0021-9258. ЧВК  2631945. PMID  19028679.
  9. ^ а б c d е Равид, Томмер; Хохштрассер, Марк (01.09.2008). «Разнообразие сигналов деградации в системе убиквитин-протеасома». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология. 9 (9): 679–690. Дои:10.1038 / nrm2468. ISSN  1471-0072. ЧВК  2606094. PMID  18698327.
  10. ^ а б c d Эралес, Дженни; Коффино, Филипп (01.01.2014). «Убиквитин-независимая протеасомная деградация». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток. Убиквитин-протеасомная система. 1843 (1): 216–221. Дои:10.1016 / j.bbamcr.2013.05.008. ЧВК  3770795. PMID  23684952.
  11. ^ а б c d Яриэль-Энконтре, Изабель; Босис, Гийом; Пехачик, Марк (01.12.2008). «Убиквитин-независимая деградация белков протеасомой». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Обзоры на рак. 1786 (2): 153–177. Дои:10.1016 / j.bbcan.2008.05.004. ISSN  0006-3002. PMID  18558098.
  12. ^ Ашер, Гад; Цветков, Петр; Кахана, Хаим; Шауль, Йосеф (01.02.2005). «Механизм убиквитин-независимой протеасомной деградации опухолевых супрессоров p53 и p73». Гены и развитие. 19 (3): 316–321. Дои:10.1101 / gad.319905. ISSN  0890-9369. ЧВК  546509. PMID  15687255.
  13. ^ Эралес, Дженни; Коффино, Филипп (01.01.2014). «Убиквитин-независимая протеасомная деградация». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток. 1843 (1): 216–221. Дои:10.1016 / j.bbamcr.2013.05.008. ISSN  0006-3002. ЧВК  3770795. PMID  23684952.
  14. ^ Хохштрассер, М. (1996-01-01). «Убиквитин-зависимая деградация белков». Ежегодный обзор генетики. 30: 405–439. Дои:10.1146 / annurev.genet.30.1.405. ISSN  0066-4197. PMID  8982460.
  15. ^ Coux, O .; Tanaka, K .; Гольдберг, А. Л. (1996-01-01). «Структура и функции протеасом 20S и 26S». Ежегодный обзор биохимии. 65: 801–847. Дои:10.1146 / annurev.bi.65.070196.004101. ISSN  0066-4154. PMID  8811196.
  16. ^ Леккер, Стюарт H .; Goldberg, Alfred L .; Митч, Уильям Э. (01.07.2006). «Распад белка убиквитин-протеасомным путем в нормальных и болезненных состояниях». Журнал Американского общества нефрологов. 17 (7): 1807–1819. Дои:10.1681 / ASN.2006010083. ISSN  1046-6673. PMID  16738015.
  17. ^ Мелвин, Адам Т .; Woss, Gregery S .; Парк, Джессика Х .; Дамберже, Лукас Д .; Waters, Marcey L .; Олбриттон, Нэнси Л. (2013). «Сравнительный анализ кинетики убиквитинирования нескольких дегронов для определения идеальной последовательности нацеливания для репортера протеасомы». PLOS ONE. 8 (10): e78082. Дои:10.1371 / journal.pone.0078082. ЧВК  3812159. PMID  24205101.
  18. ^ Ван, Юнцян; Гуань, Шэньхэн; Ачарья, Пуломи; Куп, Деннис Р .; Лю, Йи; Ляо, Минсян; Burlingame, Alma L .; Коррейя, Мария Альмира (18.03.2011). «Убиквитин-зависимая протеасомная деградация цитохрома P450 2E1 печени человека: идентификация сайтов, нацеленных на фосфорилирование и убиквитинирование». Журнал биологической химии. 286 (11): 9443–9456. Дои:10.1074 / jbc.M110.176685. ISSN  1083-351X. ЧВК  3058980. PMID  21209460.
  19. ^ а б Джу, Дунхонг; Се, Юмин (21-04-2006). «Идентификация предпочтительного сайта убиквитинирования и убиквитин-зависимого сигнала деградации Rpn4». Журнал биологической химии. 281 (16): 10657–10662. Дои:10.1074 / jbc.M513790200. ISSN  0021-9258. PMID  16492666.
  20. ^ а б c Schrader, Erin K; Харстад, Кристина Дж. Матушек, Андреас (01.11.2009). «Нацеливание белков на деградацию». Природа Химическая Биология. 5 (11): 815–822. Дои:10.1038 / nchembio.250. ISSN  1552-4450. ЧВК  4228941. PMID  19841631.
  21. ^ Ли, Сяньцян; Чжао, Сяонин; Фанг, Ю; Цзян, Синь; Дуонг, Томми; Вентилятор, Конни; Хуан, Цзяо-Чейн; Каин, Стивен Р. (1998-12-25). «Создание дестабилизированного зеленого флуоресцентного белка в качестве репортера транскрипции». Журнал биологической химии. 273 (52): 34970–34975. Дои:10.1074 / jbc.273.52.34970. ISSN  0021-9258. PMID  9857028.

Смотрите также