Degron

Degron ( ing.  Degron ) este o parte a unei molecule proteice care reglează rata de distrugere a acesteia ( proteoliză ). Degronii cunoscuți în prezent sunt secvențe scurte de aminoacizi [1] , motive structurale [2] sau reziduuri de aminoacizi expuse dintr-un globul proteic (adesea lizină [3] sau arginină [4] ) situat în orice parte a lanțului de aminoacizi. Unele proteine ​​conțin mai multe degroni [2] [5]. Degronii au fost identificați în proteinele unei varietăți de organisme, variind de la degronii N-terminali ai drojdiei [6] până la secvența PEST în ornitin decarboxilază de șoarece [7] . Degronii au fost identificați și în proteinele procariote [8] .

Degronii cunoscuți sunt subdivizați în mai multe grupuri, dar chiar și degronii dintr-un grup sunt foarte variabili, deși toți afectează degradarea proteinelor într-un fel sau altul [9] [10] [11] . Unele degroni (dependente de ubiquitină) necesită ca proteina să fie marcată cu ubiquitină , în timp ce altele (independente de ubiquitină) funcționează independent de etichetarea proteinei cu ubiquitină [12] [10] [13] .

Tipuri

Funcționarea degronilor dependenți de ubiquitină necesită poliubiquitinarea proteinei, care o direcționează către distrugerea în proteazomi [14] [15] . În unele cazuri, degronul însuși servește ca loc pentru poliubiquitinare, ca în cazul proteinei β-catenine [16] . Deoarece mecanismul detaliat al participării degronului la poliubiquitinare este departe de a fi întotdeauna cunoscut, degronii sunt recunoscuți ca dependenți de ubiquitină dacă, atunci când sunt îndepărtați din proteină, nivelul ubiquitinării acesteia scade și, atunci când sunt adăugați la proteină, nivelul de ubiquitinare. , dimpotrivă, crește [17] [18] .

Funcționarea degronilor independenți de ubiquitină, dimpotrivă, nu este însoțită de poliubiquitinarea proteinelor care le conțin. De exemplu, degron IκBα (o proteină implicată în funcționarea sistemului imunitar ) nu este implicată în ubiquitinare, deoarece reticularea acestui degron cu proteina verde fluorescentă (GFP) nu a crescut nivelul de ubiquitinare al acesteia din urmă. [2] . Cu toate acestea, mecanismul detaliat al modului în care este implicat exact degronul în degradarea proteinelor este necunoscut în majoritatea cazurilor [19] .

Identificare

Există trei abordări pentru a identifica degronul într-o proteină [2] [18] [19] . În prima metodă, o secvență care este un degron probabil este legată de o proteină stabilă (de exemplu, GFP), iar apoi se compară stabilitatea proteinei originale și a proteinei cu degronul probabil grefat [20] . Dacă secvența legată este într-adevăr o degronă, numărul de molecule ale proteinei de care este legată va scădea cu timpul mult mai repede decât în ​​cazul proteinei originale [9] [10] [11] . În plus, o secvență care este probabil să fie o degronă poate fi îndepărtată dintr-o proteină și poate fi comparată stabilitatea proteinei de deleție în comparație cu proteina originală. Dacă secvența ștearsă este o degronă, moleculele proteice lipsite de aceasta vor fi mai stabile decât proteina originală [9] [10] [11] .

A treia abordare este utilizată pentru a stabili dependența degronului de ubiquitinare atunci când, folosind tehnicile descrise mai sus, natura degron a secvenței a fost deja confirmată. Această abordare compară gradul de ubiquitinare al proteinei originale și al formei mutante lipsite de degron [2] [7] [19] .

Note

  1. ↑ Cho S. , Dreyfuss G. Un degron creat de sărirea exonului 7 al SMN2 este un factor principal care contribuie la severitatea atrofiei musculare spinale.  (engleză)  // Genes & Development. - 2010. - 1 martie ( vol. 24 , nr. 5 ). - P. 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. A regulated, Ubiquitin-Independent Degron in IκBα.  (Engleză)  // Journal Of Molecular Biology. - 2015. - 28 august ( vol. 427 , nr. 17 ). - P. 2748-2756 . - doi : 10.1016/j.jmb.2015.07.008 . — PMID 26191773 .
  3. ^ Dohmen RJ , Wu P. , Varshavsky A. Heat-inductible degron: a method for constructing temperature-sensitive mutants.  (engleză)  // Știință (New York, NY). - 1994. - 4 martie ( vol. 263 , nr. 5151 ). - P. 1273-1276 . — PMID 8122109 .
  4. ↑ Varshavsky A. Regula N-end: funcții, mistere, utilizări.  (engleză)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States Of America. - 1996. - 29 octombrie ( vol. 93 , nr. 22 ). - P. 12142-12149 . — PMID 8901547 .
  5. ↑ Kanarek N. , London N. , Schueler-Furman O. , Ben-Neriah Y. Ubiquitination and degradation of the inhibitors of NF-kappaB.  (Engleză)  // Cold Spring Harbour Perspectives In Biology. - 2010. - Februarie ( vol. 2 , nr. 2 ). - P. 000166-000166 . - doi : 10.1101/cshperspect.a000166 . — PMID 20182612 .
  6. ↑ Bachmair A. , ​​​​Finley D. , Varshavsky A. Timpul de înjumătățire in vivo al unei proteine ​​este o funcție a reziduului său amino-terminal.  (engleză)  // Știință (New York, NY). - 1986. - 10 octombrie ( vol. 234 , nr. 4773 ). - P. 179-186 . — PMID 3018930 .
  7. ↑ 1 2 Loetscher P. , Pratt G. , Rechsteiner M. Terminul C al ornitin decarboxilazei de șoarece conferă o degradare rapidă dihidrofolat reductazei. Sprijin pentru ipoteza dăunătorilor.  (Engleză)  // Jurnalul de chimie biologică. - 1991. - 15 iunie ( vol. 266 , nr. 17 ). - P. 11213-11220 . — PMID 2040628 .
  8. ↑ Burns KE , Liu WT , Boshoff HI , Dorrestein PC , Barry CE al treilea. Degradarea proteinei proteazomale în micobacterii este dependentă de o proteină asemănătoare ubiquitinei procariote.  (Engleză)  // Jurnalul de chimie biologică. - 2009. - 30 ianuarie ( vol. 284 , nr. 5 ). - P. 3069-3075 . - doi : 10.1074/jbc.M808032200 . — PMID 19028679 .
  9. ↑ 1 2 3 Ravid T. , Hochstrasser M. Diversitatea semnalelor de degradare în sistemul ubiquitin-proteazom.  (engleză)  // Nature Reviews. Biologie celulară moleculară. - 2008. - Septembrie ( vol. 9 , nr. 9 ). - P. 679-690 . - doi : 10.1038/nrm2468 . — PMID 18698327 .
  10. ↑ 1 2 3 4 Erales J. , Coffino P. Ubiquitin-independent proteasomal degradation.  (Engleză)  // Biochimica Et Biophysica Acta. - 2014. - ianuarie ( vol. 1843 , nr. 1 ). - P. 216-221 . - doi : 10.1016/j.bbamcr.2013.05.008 . — PMID 23684952 .
  11. ↑ 1 2 3 Jariel-Encontre I. , Bossis G. , Piechaczyk M. Ubiquitin-independent degradation of proteins by the proteasome.  (Engleză)  // Biochimica Et Biophysica Acta. - 2008. - Decembrie ( vol. 1786 , nr. 2 ). - P. 153-177 . - doi : 10.1016/j.bbcan.2008.05.004 . — PMID 18558098 .
  12. ↑ Asher G. , Tsvetkov P. , Kahana C. , Shaul Y. Un mecanism de degradare proteazomală independentă de ubiquitină a supresoarelor tumorale p53 și p73.  (engleză)  // Genes & Development. - 2005. - 1 februarie ( vol. 19 , nr. 3 ). - P. 316-321 . - doi : 10.1101/gad.319905 . — PMID 15687255 .
  13. ↑ Hochstrasser M. Ubiquitin-dependent protein degradation.  (Engleză)  // Revizuirea anuală a geneticii. - 1996. - Vol. 30 . - P. 405-439 . - doi : 10.1146/annurev.genet.30.1.405 . — PMID 8982460 .
  14. ↑ Coux O. , Tanaka K. , Goldberg AL Structura și funcțiile proteazomilor 20S și 26S.  (Engleză)  // Revizuirea anuală a biochimiei. - 1996. - Vol. 65 . - P. 801-847 . doi : 10.1146 / annurev.bi.65.070196.004101 . — PMID 8811196 .
  15. ↑ Lecker SH , Goldberg AL , Mitch W.E. Degradarea proteinelor prin calea ubiquitină-proteazom în stări normale și de boală.  (Engleză)  // Jurnalul Societății Americane de Nefrologie: JASN. - 2006. - iulie ( vol. 17 , nr. 7 ). - P. 1807-1819 . - doi : 10.1681/ASN.2006010083 . — PMID 16738015 .
  16. ^ Melvin AT , Woss GS , Park JH , Dumberger LD , Waters ML , Allbritton NL O analiză comparativă a cineticii de ubiquitinare a mai multor degroni pentru a identifica o secvență de țintire ideală pentru un reporter de proteazom. (Engleză)  // PloS One. - 2013. - Vol. 8 , nr. 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 .  (Engleză)  // Jurnalul de chimie biologică. - 2011. - 18 martie ( vol. 286 , nr. 11 ). - P. 9443-9456 . - doi : 10.1074/jbc.M110.176685 . — PMID 21209460 .
  18. ↑ 1 2 Ju D. , Xie Y. Identificarea site-ului de ubiquitinare preferențial și a semnalului de degradare dependent de ubiquitină al Rpn4.  (Engleză)  // Jurnalul de chimie biologică. - 2006. - 21 aprilie ( vol. 281 , nr. 16 ). - P. 10657-10662 . - doi : 10.1074/jbc.M513790200 . — PMID 16492666 .
  19. ↑ 1 2 3 Schrader EK , Harstad KG , Matouschek A. Targeting proteins for degradation.  (Engleză)  // Nature Chemical Biology. - 2009. - noiembrie ( vol. 5 , nr. 11 ). - P. 815-822 . - doi : 10.1038/nchambio.250 . — PMID 19841631 .
  20. ↑ Li X. , Zhao X. , Fang Y. , Jiang X. , Duong T. , Fan C. , Huang CC , Kain SR Generarea de proteină verde fluorescentă destabilizată ca reporter de transcripție.  (Engleză)  // Jurnalul de chimie biologică. - 1998. - 25 decembrie ( vol. 273 , nr. 52 ). - P. 34970-34975 . — PMID 9857028 .