Репликация днк: учебное пособие
жүктеу/скачать 2,57 Mb. Pdf көрінісі
|
|
8.2.1. Субстраты 26S протеасомы Роль 26S протеасомы заключается в избирательной АТР-зависимой утилизации бел- ков, несущих специальные деградационные сигналы. Такими сигналами, отвечающими за присоединение убиквитнна и последующую деградацию, могут быть как мотивы первичной структуры, так и вторичные посттрансляционные модификации. Первичными деградацнон- ными сигналами служат определенные N-концевые аминокислотные остатки (правило N- конца), а также некоторые небольшие аминокислотные последовательности внутри белко- вой молекулы – РЕSТ-последовательности (такие специализированные последовательности имеет, например, дрожжевой циклин CLN3 фазы G1) и "desriction box"-последовательности (они обнаружены у митотических циклинов). Посттрансляционной модификацией, опреде- ляющей деградацию ряда субстратов, является фосфорилирование. Этот процесс подробно описан для белка-ингибитора апоптозного фактора NF-κB – 1κВα. Ассоциация с некоторыми вспомогательными белками, такими как вирусные онкобелки (онкобелок Е6 вируса папил- ломы человека) и молекулярные шапероны, также служит сигналом для их убиквитинирова- ния. Деградационные сигналы обычно имеются у короткоживущих, частично разрушенных белков, или у белков с нарушенной третичной структурой. Как было сказано ранее, боль- шинство белков, подвергающихся осуществляемому в клетке 26S протеасомой запрограм- мированному протеолизу, деградирует по АТР– и убиквнтнн-зависимому механизму. Однако есть ряд примеров, когда система убиквитинирования не задействована, а узнавание проте- асомой осуществляется за счет каких-либо других механизмов. Так, деградация орнитинде- карбоксилазы (ОDС), ключевого фермента биосинтеза полиаминов, происходит после неко- валентного взаимодействия с белком антизимом, вызывающим диссоциацию каталитически активного димера и, вероятно, играющего роль убиквитинподобного шаперона. Ранее считалось, что функции протеасомы заключаются только в избирательной деградации аномальных или неправильно сложенных белков, некоторых присутствую- щих в норме в клетке короткоживуших белков, а также в генерации антигенных поли- пептидов, представляемых на поверхность клетки молекулами класса 1 МНС (Маjor Histocompartability Сотрlex). В настоящее время доказано участие протеасомы в осуществле- нии целого ряда жизненно важных процессов в клетке. Установлено, что протеасома участ- вует и в медленной деградации части белков в клетках млекопитающих, например, при уси- лении деградационных процессов в мышцах при различных патологических состояниях, а также в превращении ряда мембранных белков. Необходимо отметить, что существенный прогресс в понимании роли убиквитин-протеасомной деградации в различных клеточных процессах стал возможен благодаря применению ингибиторов протеасомы, которые легко проникают в клетку и селективно подавляют данный путь деградации белков. В таблице 6 приведены белки, протеолиз которых осуществляется 26S протеасомой. Эти белки относятся, в основном, к так называемым короткоживущим белкам, время полу- жизни которых исчисляется минутами (например, Rpn4, ОDС) или составляет менее трех часов (ЕNаС). Короткожпвущими являются практически все факторы регуляции транскрип- ции, онкобелки и супрессоры опухолей, белки, участвующие в регуляции клеточного цикла. В ряде случаев происходит только частичное расщепление белковой молекулы (например, р105) или протеолиз отдельной субъединицы в мультисубъединичных комплексах (напри- мер, 1кВα, Siс 1). Рассмотрим некоторые основные метаболические события в клетке, в которых участие протеасомы общепризнано. 1. Онкобелки и белки-супрессоры опухолей. Деградация ряда онкобелков и супрессор- ных белков опухолей (с-jun, с-fos, с-Mos, р53) в клетках млекопитающих происходит по И. М. Спивак. «Репликация ДНК: учебное пособие» 110 убиквитин-зависимому протеасомному пути. Уровень онкосупрессорного белка р53 очень низок при ряде злокачественных заболеваний, вызванных онкогенным штаммом папилло- мавируса человека НРV (Нuman Papilloma Virus), хотя в клетках синтезируется нормальное количество и мРНК р53 и самого белка. Снижение количества р53 является следствием его ассоциации с присутствующим в клетке в норме белком Е6-АР (Е6-associated protein) и НРV- кодируемым онкобелком Е6. Такое взаимодействие является сигалом для убиквитинирова- ния и ускоренной деградации р53 протеасомой, что приводит к нарушению соотношения между процессами роста и апоптоза в зараженных клетках и к их злокачественному пере- рождению. Концентрация онкобелка с-jun поддерживается в нормальных клетках на низком уровне также путем убиквитнн-зависимой протеасомной деградации. При возникновении в системе деградации «сбоя» происходит накопление белка с-jun, что, в свою очередь, влечет за собой активацию его онкогенного потенциала и трансформацию клеток. 2. Факторы транскрипции. Наиболее подробно описано участие протеасомы в регу- ляции двуступенчатой активации ядерного фактора транскрипции NF-κВ (Nuclear factor κВ). Этот фактор регулирует экспрессию разных генов, в частности, участвующих в иммунном ответе и воспалительной реакции, и представляет собой гетеродимер, состоящий из субъ- единиц р50 и р65. После убиквитин-зависимого протеолитического процессинга 105кДа белка– предшественника образуется субъединица р50, которая в цитозоле связывается с субъединицей р65 и белком-ингибитором 1 κВα в неактивный комплекс. Наличие этого ком- плекса не дает оуществляться NF-κВ-зависимой транскрипции. Для активации NF-кВ необ- ходима 26S-протеасомная деградация ингибитора 1кВα после его фосфорилирования по двум сайтам и убиквитинирования убиквитин-протеин-лигазой ЕЗ. Есть данные, что актив- ность таких факторов транскрипции, как Gcn4р, Н1F1, IСЕR и YAN, также регулируется убиквитин-зависимым протеолизом. |