Normaali proteiinin laskostaminen

G Protein-Coupled Receptor Trafficking in Health and Disease: Lessons Learned to Prepare for Therapeutic Mutant Rescue in Vivo

Fig. 4.

Cellular sites associated with protein synthesis. Proteins are synthesized in the ER and assessed for overall quality. Folding is facilitated by interaction of the nascent polypeptide with molecular chaperones. Misfolded and misassembled products are retained in the ER and exposed to resident chaperones to attempt folding. Eventually, misfolded proteins are dislocated into the cytoplasm for proteosomal degradation after dissociation of the molecular chaperones. Alternatively, defective proteins may be exported to and retained by the Golgi apparatus, retrotranslocated to the ER where correct folding is again attempted, or diverted to lysosomes for degradation. Mature products are then exported to their final destination (the PM). Pharmacoperones can frequently rescue misfolded proteins by correcting folding and allowing them to escape retention by the QCS and route to the plasma membrane where they are able to bind ligand and couple to the effector system.

This Article

1. Pharmacological Reviews September 2007 vol. 59 no. 3 225-250

1. AbstractFree
2. Full Text
3. Full Text (PDF)

Laskostumaton proteiini ja solukuolema AD - taudissa

Exp Mol Med. 2010 May 31;42(5):386-94. Induction of the unfolded protein response and cell death pathway in Alzheimer's disease, but not in aged Tg2576 mice. Lee JH, Won SM, Suh J, Son SJ, Moon GJ, Park UJ, Gwag BJ. Department of Neuroscience, Ajou University School of Medicine, Suwon 442-749, Korea.

Abstract

ENDOPLASMISEN VERKOSTON (ER) stressi johtuu siitä että proteiinien normaali laskostuminen on keskeytynyt ja tämä voi johtua proteiinien mutatoitumisesta tai oksidoitumisesta tai alentuneesta proteosomiaktiivisuudesta , vikaproteiinien silppuroitumisen huononemasta tai muuntuneesta aktiivin kalsiumin tasapainosta

The endoplasmic reticulum (ER) stress results from disrupted protein folding triggered by protein mutation or oxidation, reduced proteasome activity, and altered Ca2+ homeostasis.

ER-stressiä seuraa laskostumattomista proteiineista johtuva vaste (UPR) ja solukuolematien valiutuminen.

ER stress is accompanied by activation of the unfolded protein response (UPR) and cell death pathway.

Tutkijat pureutuivat selvittämään tätä UPR- ilmiötä ja solukuolematietä, mikä aktivoituu Alzheimerin taudissa (AD).

We examined if the UPR and cell death pathway would be activated in Alzheimer's disease (AD).

RT-PCR- koejärjestelyissä ilmentyi UPR-transkriptiotekijän XBP-1 lisääntynyttä pilkkoutumista AD taudissa verrattuna samanikäisiin kontrolleihin.

RT-PCR experiments revealed increased splicing of X-box binding protein-1 (XBP-1), an UPR transcription factor, in AD compared with age-matched control.

XBP-1 omaa kohdegeenejä joita on DPI, proteiinidisulfidi-isomeraasigeenit ja ne olivat lisääntyneet AD-. taudissa, mikä viittasi UPR-aktivaation häiriytymiseen AD-taudissa. (Kuitenkaan niistä geeneistä glukoosin säätelemä proteiini ei ollut lisääntynyt).

Among target genes of XBP-1, expression of protein disulfide isomerase (PDI), but not glucose-regulated protein 78 (GRP78), was increased in AD, suggesting disturbed activation of the UPR in AD.

AD-taudissa oli aktivoituna C/EBP homologinen proteiini(CHOP), kaspaasi-3, kaspaasi-4 ja kaspaasi-12, solun apoptoosin alavirran välittäjämolekyylit.

C/EBP homologous protein (CHOP), caspase-3, caspase-4, and caspase-12, downstream mediators of cell death pathway, were activated in AD.

Ikääntyneessä AD-taudin hiirimallissa ei aktivoitunut UPR eikä apoptoositie. Tässä hiirimallissa on jotain plakkipatologiaa ja kognitiivista vajetta.

Neither the UPR nor cell death pathway was induced in aged Tg2576 mice, a transgenic mouse model of Alzheimer's disease that reveals both plaque pathology and some cognitive deficits.

Tämä tutkimus viitaa siihen, että UPR-induktion häiriintymä ja pro-apoptoottisten proteiinien aktivoituminen omaavat osuutta AD taudin neuropatologisessa prosessissa riippumatta amyloidibeetasta tai seniileistä plakeista.

The present study suggests that disturbed induction of the UPR and activation of the pro-apoptotic proteins contribute to neuropathological process in AD irrespective of amyloid beta and senile plaque.

Proteiinin laaduntarkkailu ja PDI entsyymi

Ihmisgeenit, jotka koodaavat proteiinidisulfidi-isomeraaseja

Wikipedia ja geenipankkilähteistä

Human genes encoding Protein disulfide isomerases include:

• PDIA2

Chromosome + 16p13.3

• PDIA3

Chromosome 15 q15

• PDIA4

Chromosome + 7q35

• PDIA5

Chromosome + 3q21.1

• PDIA6

Chromosome + 2p25.1

Previous Symbols +	TXNDC7			5.3.4.1	5.3.4.1
Previous Names +	"thioredoxin domain containing 7 (protein disulfide isomerase)", "protein disulfide isomerase-associated 6"

PDIA3

From Wikipedia,

protein disulfide isomerase family A, member 3
Identifiers
Symbol	PDIA3
Alt. symbols	GRP58
Entrez	2923
HUGO	4606
OMIM	602046
RefSeq	NM_005313
UniProt	P30101
Other data
EC number	5.3.4.1
Locus	Chr. 15 q15

Protein disulfide isomerase family A, member 3 (PDIA3) also known as glucose-regulated protein, 58-kD(GRP58) is an isomerase enzyme.^[1][2][3]

1 Function 2 See also 3 References 4 External links

The PDIA3 protein has protein disulfide isomerase activity.^[3] PDIA3 is also part of the major histocompatibility complex (MHC) class I peptide-loading complex, which is essential for formation of the final antigen conformation and export from the endoplasmic reticulum to the cell surface.^[4] See also

• Antigen processing
• Major histocompatibility complex

Edellytykset hyvälle proteiinin laaduntarkkailulle

Artikkeli vuodelta 1999
http://jcb.rupress.org/content/147/7/1443.full.pdf
Abstract.

Protein disulfide isomerase (PDI) interacts with secretory proteins, irrespective of their thiol content, late during translocation into the ER; thus, PDI may be part of the quality control machinery in the ER.

Proteiinidisulfidi-isomeraasi PDI käy vuorovaikutukseen sekretoristen valkuaisaineitten kanssa riippumatta niiden tiolipitoisuudesta( -SH ryhmistä) , endoplasmiseen retikulumiin
translokoitumisen myöhäisvaiheissa. Täten entsyymi PDI voi olla osa proteiinien laaduntarkkailujärjestelmää.

We used yeast pdi1 mutants with deletions in the putative peptide binding region of the molecule to investigate its role in the recognition of misfolded secretory proteins in the ER and their export to the cytosol for degradation. Our pdi1 deletion mutants are deficient in the export of a misfolded cysteine-free secretory protein across the ER membrane to the cytosol for degradation,
but ER-to-Golgi complex transport of properly folded secretory proteins is only marginally affected.

Tämän artikkelin työ suoritettiin hiivassa pdi1 deleetiomutantilla, joka ei pystynyt kuljettamaan takaisin soluliman puolelle väärin laskostuneita cysteiinittömiä sekretorisia proteiineja. Cys on aminohappo jossa olisi -SH ryhmä. Mutta ER- GOLGI jatkokulkeutuminen normaaleilla proteiineilla oli kuitenkin vielä jokseenkin hyvä.

We demonstrate by chemical cross-linking that PDI specifically interacts with the misfolded secretory protein and that mutant forms of PDI have a lower affinity
for this protein.
Tutkijat osoittivat kemiallisten poikkisidosten avulla, että PDI entsyymi käy spesifiseen interaktioon väärin laskostuneitten sekretoristen proteiinien kanssa ja jos PDI on mutatoitunut sen tehokkuus on alentunutta sellaisia proteiineja kohtaan.

In the ER of the pdi1 mutants, a higher proportion of the misfolded secretory protein remains associated with BiP, and in export-deficient sec61 mutants, the misfolded secretory protein remain bounds to PDI.

Sellaisissa tapauksissa missä oli pdi1 mutantti jäi suurempi osa väärinlaskostuneita sekretorisia proteiineja liittyneeksi BiP:hen. Ja takaisinkuljettamiskyvyltään vajeisen sec61 mutantin tapauksissa väärinlaskostunut sekretorinen proteiini jäi sitoutuneeksi PDI- entsyymiin.

We conclude that the chaperone PDI is part of the quality control machinery in the ER that recognizes terminally misfolded secretory proteins and targets them to the export channel in the ER membrane.

Tästä tiedemiehet tekivät johtopäätöksen, että PDI chaperoni on osa laaduntarkkailukoneistoa endoplasmisessa verkostossa (ER) ja terminaalivaiheessa voi tunnistaa väärinlaskostuneen eriteproteiinin ja kohdistaa sen takaisinkuljetuskanaviin endoplasmisen verkoston(ER) alueelta sytoplasmaan.

Key words: protein disulfide isomerase • endoplasmic
reticulum-associated degradation • endoplasmic reticulum
quality control • BiP • yeast

AVAINSANOJA
proteiinidisulfidi-isomeraasi entsyymi, PDI
Endoplasmseen reticulumiin eli verkostoon liittyvä proteiinien hajoittaminen
Endoplasmiseen retikulumiin eli verkostoon liittyvä laaduntarkkailu
BiP
Hiiva

SECRETORY proteins are targeted to the ER of mammalian cells and are translocated into the ER lumen through a channel formed by the Sec61 protein complex (Andrews and Johnson, 1996; Hanein et al., 1996).
Eriteproteiinit kohdistetaan endoplasmiseen retikulumiin (ER) lämminveristen eläinten kehossa ja ne translokoituvat ER onteloon sellaista kanavaa myöten, jonka muodostaa proteiini nimeltä Sec61 kompleksi.

In the ER, secretory protein folding, covalent modification, and appropriate oligomerization are prerequisites for the packaging of these proteins into ER-to-Golgi complex transport vesicles (Hurtley and Helenius, 1989).
Endoplasmisessa verkossa on edellytyksiä näitten proteiinien hyvälle pakkaamiselle kuljetusrakkuloihin ER- GOLGIkompleksi järjestelmässä. Nämä edellytykset ovat että erittyvät proteiinit laskostuvat normaalisti, saavat kovalentin modifikaation ja asianmukaisen oligomerisaaation ( integroituvat erikseen isommasta alkutuotemassasta).

Misfolded secretory proteins are recognized by the quality control machinery in the ER and reexported to the cytosol in a Sec61p-dependent fashion, indicating that protein import and export across the ER membrane may be mediated by the same channel (Wiertz et al., 1996b; Pilon et al., 1997).
Väärin laskostuneet eritysproteiinit tunnistetaan laaduntarkkailujärjestelmällä, joka on ER:ssä ja ne kuljetetaan takaisin sytosoliin, solulimaan Sec61 kompleksista riippuvalla tavalla. Tämä viittaa siihen että sekä import että export, ER-koneistoon tuonti ja siitä ulosvienti välittyisi saman kanaalin kautta.

In the cytosol, misfolded secretory proteins are degraded by the proteasomes (Hiller et al., 1996; Werner et al., 1996; Wiertz et al., 1996a).
Sytosoliin palanneina väärin laskostautuneet protiinit hajoitetaan proteosomisilppurissa.


The mechanism of recognition of proteins destined for degradation is poorly understood (Cresswell and Hughes, 1997; Suzuki et al., 1998).
Proteiinisilppuriin kohdistettujen proteiinien tunnistusmekanismion heikosti tunnettua vielä vuonna 1999
Chaperones that facilitate protein folding in the ER are capable of distinguishing folded and unfolded proteins (Simons et al., 1995; Hendershot et al., 1996) and are, therefore, in a good position to recognize proteins as terminally misfolded and to target them for export from the ER.
Chpaeronit, jotka kiihdyttävät proteiinien laskostumista endoplasmisessa verkostossa , kykenevät erottamaan laskostetun ja laskostumattoman proteiinin ja sen takia ne ovat hyvällä paikalla tunnistamassa niitä proteiineja, jotka terminaalivaiheessa ovat viallisesti laskostuneita ja se voi kohdentaa niitä pois päin ER.stä

Using a cell-free assay that faithfully reproduces ER export and degradation of a mutant secretory protein, McCracken and Brodsky (1996) initially demonstrated that the ER chaperone calnexin is required for export.
Vuonna 1996 eräs tutkijaryhmä käytti solutonta tutkimusmenetelmää, jossa ER:stä uloskuljetus saatiin toistuvasti tapahtumaan samalla tavalla ja täten mutatoitunut eriteproteiini kohdistui silppuriin. Tässä tapahtumassa ER chaperonilla nimeltä calnexiini oli välttämätön osuus proteiinin poistamisessa ER- alueelta.

Lisäki osoitettiin 1999, että ER ontelon alueen chaperoni BiP-mutantti on myös osallisena viallisten eriteproteiinien takaisinkuljetuksessa hiivasn ER.stä.
In addition, the authors recently showed that mutations in the ER lumenal chaperone BiP also interfere with export of misfolded secretory proteins from the yeast ER (Brodsky et al., 1999).

PROTEIINIDISULDFIDI-ISOMERAASI on eräs tärkeä ER- alueen proteiini, jolla on monia funktioita.
Protein disulfide isomerase (PDI)1 is a major ER-resident protein with multiple functions (Gilbert, 1997).

As an enzyme, PDI catalyzes the formation and breakage of disulfide bonds (oxidoreductase) and rearranges preexisting disulfide bonds (isomerase; Gilbert, 1997).
Entsyymina PDI katalysoidisulfidisidosten(-S-S-) muodostusta ja katkeamista ( oxidoreduktaasi) ja se voi järjestää uudelleen olevaisia disulfidisiltoja.

Hiivassa PDI:llä on tärkeänä funktiona isomeraasitehtävät.
The isomerase activity of PDI is essential in the yeast Saccharomyces cerevisiae (Laboissiere et al., 1995).

Eräs tutkijaryhmä analysoi ihmisen PDI-entsyymin rakenteen ja ehdotti, että siinä on aktiivisia ja inaktiivisiua tioredoksiinimoduleita.
Kemmink et al. (1997) analyzed the domain structure of human PDI and suggested that it consists of active (a and a 9) and inactive (b and b 9) thioredoxin modules (Fig. 1 a).

Entsymaattisten tehtävien lisäksi lämminveristen PDI voi toimia chaperonina disulfidittomien, denaturoituneitten proteiinien uudelleen laskostamisessa (, mikä on nonentsymaattista chaperoni-aktiivisuutta) . Lisäksi PDI voi sitoutua peptideihin ER-ontelossa lämminverisillä ja hiivalla.

In addition to its enzymatic activities, mammalian PDI can chaperone the refolding of disulfide-free, denatured proteins in vitro (nonenzymatic chaperone activity; Gilbert, 1997), and both mammalian and yeast PDI can bind to peptides in the ER lumen (Welply et al., 1985; LaMantia et al., 1991; Klappa et al., 1997).

Recently, it has been shown that mammalian PDI also binds to secretory proteins late during protein translocation into the ER and that, like BiP, purified mammalian PDI has a higher affinity for unfolded than for correctly folded proteins, irrespective of their disulfide content (Klappa et al., 1995, 1997; Hendershot et al., 1996).

noin 1999 aíkoihin oli osoitettu että lämminveristen PDI myös sitoutue eriteproteiineihin myöhäisvaiheissa kun proteiineja translokoituu ER:n sisään ja kuten hiivachaperoni niin lämminveristen PDI omasi suuremman affiniteetin laskostumattomiin kuin korrektisti laskostuneisiin proteiineihin riippumatta niiden disulfidipitoisuudesta.


While wild-type PDI efficiently recognized this thiol-free misfolded protein, the PDI mutant proteins had a significantly lower affinity for this substrate.

Luonnollinen PDI tunnisti tehokkaasti tiolittomia väärinlaskostuneita proteiineja, mutta PDImutantti oli merkitsevästi heikompi afiiniteetiltaan niitä kohtaa

As a consequence, misfolded secretory proteins retained in the lumen of mutant microsomes remained associated with BiP.

Seurauksena oli, että väärinlaskostuneita eriteproteiineja pidättyi ER onteloon mutanttimikrosomeissa ja jäi kiinni chaperoniin ( hiivassa BiP chaperoniin).

In sec61 mutants deficient in retrograde transport from
the ER, a high proportion of misfolded secretory proteins was bound to PDI.

Jos oli kanaaliproteiinimutantti (sec61) retrogradinen kuljetus ei onnistunut ja väärinlaskostunut eriteproteiini jäi sitoutuneeksi PDI:chaperoniin.

We conclude that PDI is a component of the quality control machinery in the ER that recognizes misfolded proteins and targets them for export to the cytosol via the Sec61 channel.

Tästä johtopäätöksena tutkijat sanovat, että PDI on laaduntarkkailukoneiston osakomponentti kun endoplasmisessa retikulumissa tunnistuu väärinlaskostuneita proteiineja ja sitten niitä kohdistuu sytosoliin Sec61 kanavan kautta proteiinisilppuriin hajoitettavaksi. .

Proteiinin laaduntarkkailu ja siivousjärjestelmä

	http://dx.doi.org/10.1038/nature07962
PubMed:	View item in PubMed
Creators Name: The ubiquitylation machinery of the endoplasmic reticulum	Hirsch, C and Gauss, R and Horn, SC and Neuber, O and Sommer, T
Journal Title:	Nature
Journal Abbreviation:	Nature
Volume:	458
Page Range:	453-460
Date:	26 March 2009
Keywords:	Endoplasmic Reticulum, Homeostasis, Intracellular Membranes, Proteasome Endopeptidase Complex, Protein Folding, Post-Translational Protein Processing, Proteins, Ubiquitination, Animals AVAINSANOJA: Endoplasminen verkosto solun sisällä, homeostaattinen tasapaino, solunsisäinen kalvosto, proteosomiendopeptidaasikompleksi, joka silppuroi kehnoja ja jäteproteiineja , proteiinien normaali laskostuminen, posttranslationaalinen proteiinien prosessointi, valkuaisaineet, ubikitylaatiomerkkaus, eläimet
Abstract:	As proteins travel through the endoplasmic reticulum (ER), a quality-control system retains newly synthesized polypeptides and supports their maturation. KYU/N valmistuvat proteiinit matkaavat endoplasmisen retikulumin syntesikoneistossa niin laaduntarkkailujärjestelmä pidätää näitä vastasyntyneitä polypeptideitä niin kauan että ne alkavat kypsyä lopulliseen proteiinihahmoonsa. Only properly folded proteins are released to their designated destinations. Vasta siten kun proteiini on laskostunut kopulliseen kolmiulotteiseen muotoonsa, se vapautetaan lähtemään päämääräänsä kohti. Proteins that cannot mature are left to accumulate, impairing the function of the ER. Ne proteiinit jotka eivät kykene kypsymään tunnistettaviin muotoihin, jätetään akkumuloitumaan ja sellainen hankaloittaa ER synteesi- ja valmistelukoneiston toimintaa. To maintain homeostasis, the protein-quality-control system singles out aberrant polypeptides and delivers them to the cytosol, where they are destroyed by the proteasome. Jotta solu pystyisi tässä pitämään jonkinlaista tasapainoa yllä, valkuaisaineiten laaduntarkkailujärjestelmä poimii erikseen poikkeavat proteiinit ja siirtää ne soluliman puolelle, jossa sijaitsee proteiinien silppurointijärjestelmä, proteosomisilppuri. The importance of this pathway is evident from the growing list of pathologies associated with quality-control defects in the ER. Tämän siivous ja silppurijärjestelmän tärkeys on ilmeinen, koska on lisääntyvin määrin sellaisia patologisia seikkoja, jotka liittyvät tämän laaduntarkkailujärjestelmän vikoihin ER koneistossa, endoplasmiseesa verkostossa.
ISSN:	0028-0836
Publisher:	Nature Publishing Group (U.K.)
Item Type:	Review

COP9 signalosomi on metalloproteaasi

Signalosomi on metalloproteaasi.

The COP9 signalosome (CSN) is composed of eight distinct subunits and is highly homologous to the lid sub-complex of the 26S proteasome.
CSN was initially defined as a repressor of photomorphogenesis in Arabidopsis, and it has now been found to participate in diverse cellular and developmental processes in various eukaryotic organisms.

Recently, CSN was revealed to have a metalloprotease activity centered in the CSN5/Jab1 subunit, which removes the post-translational modification of a ubiquitin-like protein, Nedd8/Rub1, from the cullin component of SCF ubiquitin E3 ligase (i.e., de-neddylation).

In addition, CSN is associated with de-ubiquitination activity and protein kinase activities capable of phosphorylating important signaling regulators.

The involvement of CSN in a number of cellular and developmental processes has been attributed to its control over ubiquitin-proteasome-mediated protein degradation.

Acronyms

Terms

THE COP9 SIGNALOSOME

Annual Review of Cell and Developmental Biology

Vol. 19: 261-286 (Volume publication date November 2003)

First published online as a Review in Advance on June 20, 2003

Ning Wei and Xing Wang Deng

APP-BP1-välitteinen neddylaatio

J Neurochem. 2003 May;85(3):801-9. ASPP2 inhibits APP-BP1-mediated NEDD8 conjugation to cullin-1 and decreases APP-BP1-induced cell proliferation and neuronal apoptosis.Chen Y, Liu W, Naumovski L, Neve RL. Department of Psychiatry, Harvard Medical School, McLean Hospital, Belmont, Massachusetts, USA.

http://www.nature.com/emboj/journal/v20/n15/images/7593898f6.jpg

Abstract

• Amyloidiprekursoriproteiiniin(APP) sitoutuva proteiini 1 (BP1) aktivoi NEDD8-proteiinin.

APP-BP1, first identified as a protein that interacts with the carboxyl (C) terminus of the amyloid precursor protein (APP), is one-half of the bipartite activating enzyme for the ubiquitin-like protein NEDD8.

• APP-BP1 on myös spesifisesti interaktiossa apoptoosia stimuloivaan proteiiniinp53 ASPP2.
  

We report here that APP-BP1 also specifically interacts with apoptosis stimulating protein of p53 ASPP2 in non-transfected cells through the functional predominant N-terminal domain ASPP2(332-483).

• ASPP2 estää APP-BP1 kyvyn selvitä ts41 solusyklin mutaatiosta ja estää APP-BP1:n indusoiman apoptoosin primäärineuronissa.
  

ASPP2 inhibits the ability of APP-BP1 to rescue the ts41 cell cycle mutation and inhibits APP-BP1 induced apoptosis in primary neurons.

• ASPP2 vähentää NEDD8:n kykyä konjugoitua Cul-1-proteiiniin ja estää APP-BP1:stä riippuvan ts41 soluproliferaation ja blokeeraa APP-BP1:n kyvyn aiheuttaa apoptoosia ja DNA-synteesiä neuronissa.
  

ASPP2 reduces the ability of NEDD8 to conjugate to Cul-1 (Cullin-1), inhibits APP-BP1-dependent ts41 cell proliferation, and blocks the ability of APP-BP1 to cause apoptosis and to cause DNA synthesis in neurons.

Tutkijat osoittivat myös , että ASPP2 aktivoi tumatekijän NF-kappaB:n transkriptioaktiivisuuden, joka näyttää estyvän neddylaatiotiestä, koska dominantti negatiivisesti NEDD8:aa aktivoiva entsyymi aiheuttaa lisääntynyttä NF-kappaB-aktiivisuutta

We also show that ASPP2 activates nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) transcriptional activity, which seems to be inhibited by the neddylation pathway since the dominant negative NEDD8 activating enzyme causes enhanced NF-kappaB activity.

Tiedoista saatiin täten ensi kertaa näyttöä siitä, että ASPP2 on neddylaatiotien negatiivinen säätelijä kun se asettuu spesifiseen interaktioon APP-BP1:n kanssa ja tästä voidaan päätellä, että APP-BP1:n ja APP:n keskisen interaktion dysfunktiolla voi olla syy-yhteyttä Alzheimerin tautiin.

Our data provide the first in vivo evidence that ASPP2 is a negative regulator of the neddylation pathway through specific interaction with APP-BP1 and suggest that dysfunction of the APP-BP1 interaction with APP may be one cause of Alzheimer's disease.

PMID: 12694406 [PubMed - indexed for MEDLINE]

Ubikitylaatio, sumoylaatio

http://www.nature.com/nrc/journal/v6/n10/images/nrc1994-i1.jpg

Box1 | Ubiquitin conjugation

From the following article:

Ubiquitin and ubiquitin-like proteins in cancer pathogenesis

Daniela Hoeller, Christina-Maria Hecker & Ivan Dikic

Nature Reviews Cancer 6, 776-788 (October 2006)

UBIKITIINI (Ub) on hyvin konservoitunut 8 kilodaltonin proteiini, joka liittyy kohdeproteiinin lysiiniaminohappoon kovalentilla tavalla siten, että kiinnittyminen on insudoituvaa ja palautuvaa. Tämä tapahtuu kolmevaiheisesiti kolmen eri entsyymin avulla.

Ubiquitin (Ub) is a highly conserved 8 kDa protein that becomes covalently attached to lysine residues of target proteins in an inducible and reversible manner. This occurs through a three-step process involving three different types of enzymes.

UBIKITIINI aktivoituu ATP:sta riippuvasti ubikitiinia aktivoivalla entsyymillä E1 ja sitten se kuljetetaan ubikitiinia konjugoivalla entsyymillä(E2) tioesterisidoksen avulla.

Ubiquitin is activated in an ATP-dependent manner by a ubiquitin-activating enzyme (E1), and is then transferred to a ubiquitin-conjugating enzyme (E2) through a thioester bond.

Sitten entsyymi eli ubikitiini- proteiini-ligaasi liittää spesifisesti ubikitiinin kohdeproteiinin lysiinin epislon-aminoryhmään.

A ubiquitin-protein ligase (E3) specifically attaches ubiquitin to the -amino group of a lysine residue in the target protein¹.

Vaikka tunnetaan vain muutamia E1 entsyymeitä, niin E2 entsyymeitä on 20 erilaista.

Although only a few E1 enzymes are known, humans have more than 20 different E2s.

E3 ligaasit ovat ensisijaisesti vastaamassa substraatin tunnistamisesta.

E3 ligases are primarily responsible for substrate recognition.

Niinpä spesifisyyden varmistamiseski on ihmiselläkin noin 500-1000 erilaista E3 ligaasia.

To provide specificity about 500–1,000 different E3 ligases exist in humans⁶.

Kun Lysiiniin numero 48 linkkiytynyt ubikitiiniketju liittyy substraattiin, niin substraatti aletaan silppuroida hajalle 26S proteosomissa, joka on näiden substraatti proteiinien silppuri.

After the attachment of a Lys48-linked polyubiquitin chain to a substrate it is degraded in the 26S proteasome;

Sen jälkeen voi ubikitiinimolekyylejä hyödyntää uudestaan.

the attached ubiquitin moieties can be recycled.

Ubikitylaatiorekatiot ovat palautuvia entsyymin DUB avulla. de-ubikityloiva entsyymi ja sitä on monta eri tyyppiä sitäkin.

Ubiquitylation reactions are reversible by de-ubiquitylating enzymes (DUBs), of which several types are known at present.

Tämä konjogoitumisprosessi on samanlainen ubikitiinin kaltaisilla proteiineilla (Ubl) kuten pienillä ubikitiinin sukuisilla modifioijilla (SUMO, vastaavasti sumoylaatio)

This conjugation process is similar for ubiquitin-like (Ubl) proteins, such as small ubiquitin-related modifier (SUMO).

Kuitenkin on vain yksi E1 (UBA1) ja yksi E2 (UBC9), joiden tiedetään katalysoivan sumoylaatiota.

However, only one E1 (UBA1) and one E2 (UBC9) are known to catalyse sumoylation.

On useita E3 ligaaseja kuten PIAS perheen proteiinit, RANPB2, PC2 tai TOPORS.

There are several E3 ligases, such as PIAS family proteins, RANPB2, PC2 or TOPORS.

Mielenkiintoista on, että SUMO E3 ligaasit eivät näytä olevan niin kriittisiä su,moylaation välityksessä kuin ubikitiini. E3 ligaasit toimivat ubikitylaatiolle, mutta lähinnä lisäävät konjugaatiotapahtumaa.

Interestingly, SUMO E3 ligases do not seem to be as crucial for mediating sumoylation as ubiquitin E3 ligases are for ubiquitylation, but rather enhance the conjugation event¹¹⁰.

Sentriinispesifinen proteaasiperhe katalysoi de-sumoylaatiota.

The sentrin-specific protease protein family catalyses de-sumoylation⁸⁷.

Harvoja NEDD( ja ISG15-konjugaatiokoneiston komponetteja on identifioitu.

Fewer components of the NEDD8 and ISG15 conjugation machinery have been identified.

For NEDD8, one E1 (APPBP1), one E2 (UBC12) and one E3 (RBX1) are known¹¹¹.

Ubikitiini E ligaasien on äskettäin osoitettu myös toimivan kuten NEDD( E3 ligaasit.

Interestingly, ubiquitin E3 ligases were recently shown to also function as NEDD8 E3 ligases¹¹².

ISG15:n suhteen tunnetaan vain yksi E1(UBE1L) yksi E2 (UBCH8) ja yksi de-ISGylaatioentsyymi (UBP43).

For ISG15 only one E1 (UBE1L), one E2 (UBCH8) and one de-ISGylation enzyme (UBP43) are known¹¹¹.

Protein ISGylation modulates the JAK-STAT signaling pathway.
Genes Dev Feb 25, 2003
ISG15 is one of the most strongly induced genes upon viral infection, type I interferon (IFN) stimulation, and lipopolysaccharide (LPS) stimulation. Here we report that mice lacking UBP43, a protease that removes ISG15 from ISGylated proteins, are ...

Deneddylaatio . Neddylaation purkaminen

Eur J Cell Biol. 2010 Feb-Mar;89(2-3):157-62. Epub 2009 Dec 24. The COP9 signalosome and its role in plant development. Schwechheimer C, Isono E. Department of Developmental Genetics, Center for Plant Molecular Biology, University of Tübingen, Tübingen, Germany.

Abstract (Suomennosta)

COP9 signalosomi on kehityksellisesti konservoitunut multiproteiinikompleksi, jonka tehtävänä on säädellä culliiniRINGtyyppisiä E3-ubikitiiniligaaseja (CRLs). Tämä signalosomi kohdistaa funktionsa E3-ligaasiin ottamalla irti( dekonjugoimalla) ubikitiininkaltaisen proteiinin NEDD8 tästä mainitun signalosomin alayksiköstä.

The COP9 signalosome (CSN) is an evolutionarily conserved multiprotein complex with a role in the regulation of cullin-RING type E3 ubiquitin ligases (CRLs). CSN exerts its function on E3 ligases by deconjugating the ubiquitin-related protein NEDD8 from the CRL cullin subunit.

Tämä signalosomi vaikuttaa moniin CRL:stä riippuviin prosesseihin.

Thereby, CSN has an impact on multiple CRL-dependent processes.

Viime vuosina on edistytty sen rakenteen ja biokemiallisten funktioitten ymmärtämisessä

In recent years, advances have been made in understanding the structural organisation and biochemical function of CSN:

Kiderakenteen analyysi ja massaspektrometriatutkimuksissa on saatu kehitettyä ensimmäiset mallit signalosomin kahdeksan alayksikön parittaisesta ja kompleksisestä interaktiosta

Crystal structure analysis and mass spectrometry-assisted studies have come up with first models of the pair-wise and complex interactions of the 8 CSN subunits.

Ainakin kasveissa signalosomin biokemiallinen funktio on deneddylaatioaktiivisuus, joka välittyy signalosomin alayksikön 5 kautta.

Based on the analysis of mutant phenotypes, it can now be taken as an accepted fact that--at least in plants--the major biochemical function of CSN resides in its deneddylation activity, which is mediated by CSN subunit 5 (CSN5).

Lisäksi pystyttiin osoittamaan että signalosomin funktiota ja deneddylaatiota tarvitaan- mutta ei aivan essentiellisti -CRL-välitteisissä prosesseissa ja niinpä on lisääntymässä neddylaatiota ja deneddylaatiota kuvaavat mallit, mitä tulee CRL aktiivisuuden kontrolloimiseen.

Furthermore, it could be demonstrated that CSN function and deneddylation are required but not essential for CRL-mediated processes, and models for the role of neddylation and deneddylation in controlling CRL activity are emerging

Toisaalta on myös edistytty Arabidopsiksen csn-mutanttien kasvunrajoitusteitten identifioimisessa. On osoitettu että G2 faasin pysähdys, ehkä genomisen instabiliteetin takia, rajoittaa Arabidopsis csn-mutanttien kasvua.

Significant advances have also been made in identifying pathways that are growth restricting in the Arabidopsis csn mutants. Recently it has been shown that a G2 phase arrest, possibly due to genomic instability, restricts growth in Arabidopsis csn mutants.

Katsaus antaa päivitystä viimeaikaisista edistysaskelista signalosomin rakenteen ja funktion ymmärtämisessä ja tekee yhteenvetoa sen roolista kasvin kehityksessä ja solusyklin progressiossa.

This review provides an update on recent advances in understanding CSN structure and function and summarises the current knowledge on its role in plant development and cell cycle progression.

Copyright 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.