Репликация днк: учебное пособие
Система убиквитинирования
жүктеу/скачать 2,57 Mb. Pdf көрінісі
|
|
8.2. Система убиквитинирования Основным субстратом 26S протеасомы являются белковые молекулы, несущие цепи полиубнквитина. Убиквитин – это небольшой полипептид, состоящий из 76 аминокислот- ных остатков. В его составе имеется семь остатков лизина, однако полимризация этого белка с образованием полиубиквитиновой цепи происходит в случае протеасомной деградации через остаток Lуs-48. В эукариотических клетках существует специальная система ферментов: Е1 или Uba – убиквити-активирующий (Ubiquitin-activated enzyme), Е2 или Ubc – убиквитин-связываю- щий (Ubiquitin-conjugating enzyme) и ЕЗ или Ubr – убиквитин-лигаза (Ubiquitin-recognition factor или Ubiquitin-protein-ligase). Эта ферментная система узнает белки, несущие специ- альные деградационные сигналы, и осуществляет их конъюгацию с убиквитином через ε- NH 2: -группу остатка лизина белкового субстрата. Высокая специфичность и селективность системы достигается за счет ее иерархичности. Так, в клетке существует только один фер- мент Е1, активирующий молекулу убиквитина, образуя тиоэфирную связь с карбоксильной группой остатка Glу-76, и передающий ее на один из членов семейства убиквитин-конъюги- рующих ферментов – Е2. Геном дрожжей S.cerevisае кодирует 13 Е2-подобных белков, у млекопитающих их количество гораздо больше. Показано, что каждый Е2-белок участвует в определенном клеточном процессе. Например, Ubс2/RAD6 вовлечен в репарацию ДНК, а UbcЗ/СDС34 необходим в регуляции перехода от G1– к S-фазе клеточного цикла. Фер- мент из Е2-семейства взаимодействует с одним или несколькими представителями семей- ства ЕЗ, функция которых заключается в ковалентном присоединении полиубиквитина к молекуле белка через изопептидную связь между остатком Lys субстрата и Glу-76 убик- витина. Минимальным сигналом для эффективного присоединения к протеасоме является цепочка из четырех убиквитиновых звеньев. Сейчас известно около ста различных убиквитин-протеин-лигаз, которые и опреде- ляют, в конечном счете, высокую специфичность системы. Убиквнтинирование субстрата, несущего определенный деградационный сигнал (часто таким сигналом является специфи- ческое фосфорилирование), осуществляется различными группами ферментов ЕЗ, причем они могут соединяться с субстратом напрямую или через вспомогательный белок. Хотя о молекулярных механизмах катализа убиквитин-лигаз известно совсем мало, недавние иссле- дования показали, что на основании структуры их каталитических доменов все известные пока ЕЗ-ферменты можно разделить на три класса. И. М. Спивак. «Репликация ДНК: учебное пособие» 108 Рис. 37. Убиквитин-зависимый протеасомный путь деградации белков Первый класс – это ЕЗ, содержащие консервативную область в 350 аминокислотных остатков, которая получила название НЕСТ-домена (Homology to E6-AP carboxyl terminus) из-за своей гомологии с С-концом наиболее хорошо изученной убиквитин-лигазы Е6-АР; второйой класс – ЕЗ, содержащие мотив из восьми цистеиновых и гистидиновых остатков, которые удерживают два иона цинка, называемый RING-finger-доменом; третий класс – ЕЗ, содержащие U-box-домены, это новый класс убиквитин-протеин-лигаз с третичной структу- рой близкой к RING-finger-белкам, но без металл-хелатирующих аминокислотных остатков. Цепи полиубиквитина служат для 26S протеасомы сигналом, что конъюгированные с ними белки должны быть деградированы. Предполагалось, что полиубиквитин узнаётся субъединицей Rpn10 комплекса РА700 и заякоривается на ней, удерживая белок на протеа- соме. Однако, хотя Rpn10 и связывает некоторые полиубиквитинированные белки in vitro, но делеции гена RPN10 не являются летальными. Поэтому вопрос о том, какие из субъединиц РА700 отвечают за узнавание полиубиквитина, оставался открытым. По последним данным полиубиквитиновая цепь контактирует с с Rpt5(S6') – одной из АТРаз РА700, причем этот процесс, так же как и последующее разворачивание субстрата, АТР-зависим, В процессе деградации белка полиубиквитиновые цепи высвобождаются и расщепляются до мономе- ров изопептидазами. Схема взаимодействия протеасомы и системы убиквитинирования бел- ков представлена на рис. 37, она была предложена для наиболее изученного класса убикви- тин-протеин-лигаз. содержащих НЕСТ-домены. |