Araştırma, ubikuitin zinciri tarafından indüklenen proteazomun allosterik ve substrat tanıma mekanizmasını ortaya koymaktadır.
18 Şubat'ta, uluslararası akademik dergi Molecular Cell, Cong Yao'nun araştırma grubu, Ulusal Protein Bilimi Merkezi (Şanghay), Biyokimya ve Hücre Biyolojisi Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi'nin en son araştırma sonuçlarını çevrimiçi olarak yayınladı, "26S proteazomunun yapısal anlık görüntüleri tetraubikuitin kaynaklı konformasyonları ortaya koyuyor" . Bu çalışma, K48-Ub4 ubikuitin zincirinin varlığında bir dizi proteazomun atomik çözünürlüğe yakın kriyo-EM yapısını analiz etti ve ilk kez K48-Ub4 ubikuitin zincirine bağlı proteazomun üç boyutlu yapısını yakalayarak ubikitin zincirinin düzenlenmesini ortaya çıkardı. Proteazom, ubikitine edilmiş substratların moleküler mekanizmasını tanır ve fizyolojik koşullar altında ubikuitine edilmiş substratların proteazom bozunması mekanizmasının nihai aydınlatması için anahtar yapısal bir temel sağlayan substrat bozulmasını tetikler.
Ubikitin-proteazom sistemi, ökaryotik hücrelerde çok sayıda biyolojik sürecin düzenlenmesinde rol oynar. Fonksiyonunun anormalliği, kanser, nörodejeneratif hastalıklar ve otoimmün hastalıklar gibi başlıca insan hastalıkları ile yakından ilgilidir. 26S proteazomu, ubikuitine katılmış substratları bozarak ökaryotik hücrelerin proteomunu düzenler. 4 veya daha fazla uzunluğa sahip Lys48 (K48) bağlı ubikuitin zincirleri, fizyolojik koşullar altında proteazomun ana hedefleme sinyalleridir. Bu nedenle, bir kompleks oluşturmak üzere proteazom ile birleştirilen K48 bağlantılı poliubikuitin zincirinin üç boyutlu yapısının analiz edilmesi, ubikitin zincirinin bağlanması ve substratın bozunmasının neden olduğu proteazomun konformasyonel değişiminin moleküler mekanizmasının derinlemesine anlaşılması için anahtar bilgiler sağlayacaktır. Bununla birlikte, proteazomdaki ubikuitin zincirinin çoklu bağlanma bölgeleri ve proteazomun kendisinin dinamik karakteristikleri nedeniyle, proteazomun ilk aşamada poliubikitin zincirini tanıdığı ve ona bağlandığı durumu yakalamak büyük bir zorluk teşkil eder. Proteazom substrat bozunmasının acilen tetiklenen moleküler mekanizmasının açıklığa kavuşturulması gerekir.
Ulusal Protein Bilimi Merkezi'nin (Şangay) gelişmiş kriyo-elektron mikroskopi tesislerine dayanan Cong Yao'nun araştırma grubu, K48-Ub4 ubikuitin zinciri tarafından tetiklenen yeni proteazom yapısının bir dizi kriyo-elektron mikroskopi yapısını analiz etti; bunların üçü neredeyse atomik çözünürlüğe ulaştı; Yeni bir Ub tarafından kabul edilen durum C1-b geliştirildi ve dinlenme durumundan, ubikitin zincirinin bağlanmasıyla başlatılan proteazomun aktif durumuna geçiş gözlendi; bozulmamış proteazom ve K48- Ub4 bağlanmasının C3-b konformasyonu, K48-Ub4 ubikuitin zincirinin, monobikitin veya ubikuitin benzeri proteine (UBL) bağlanan proteazomun Rpn1 alt biriminin tüm PC toroid bölgesine bağlandığını ortaya çıkarır. Önemli ölçüde farklı olan C3-b, substrat işleme durumu olarak tanımlanır. Fonksiyonel çalışmalar, ubikitin benzeri alana sahip mekik ubikitin reseptörü Rad23 ve deubiquitinating enzim Ubp6 olan K48-Ub4'ün aynı anda Rpn1'i işgal ederek yeni bir ubikuitin dağıtım mekanizmasını ortaya çıkardığını göstermiştir. Ek olarak, çalışma, 19S düzenleyici parçacığın ubikitin zincirini tanıdığını ve ona bağlandığını ve indüklenen allosterik maddenin Rpn6-a2 alt birimi aracılığıyla 20S çekirdek parçacığına iletildiğini ve sonunda geçitli uzaktan kumanda mekanizmasını açtığını açıkladı. Özetle, bu çalışma, proteazom üzerindeki K48-Ub4 ubikuitin zincirinin bağlanmasının allosterik regülasyonunu ortaya çıkardı, ubikitin zincirinin ve bozulmamış proteazomun benzersiz bağlanma modunu keşfetti ve yeni bir ubikuitin dağıtım mekanizması önerdi, bu da daha da ortaya çıktı. Proteazom substratlarının degradasyonunu tetiklemede ubikuitin zincir bağlanmasının düzenleyici mekanizması ve proteazom tarafından ubikuitine substratların degradasyonundaki kusurların neden olduğu hastalıkların teşhisi ve tedavisi için teorik bir temel sağlar.
Kong Yao'nun grubunda doktora sonrası araştırmacı olan Ding Zhanyu, makalenin ilk yazarı ve Cong Yao, ilgili yazardır. İsrail'deki Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü'nden Profesör Michael H. Glickman'ın ekibi ve Ulusal Protein Bilimi Merkezi'nden (Şanghay) Profesör Huang Chaolan'ın (şimdiki Pekin Üniversitesi) ekibi de bu çalışmaya dahil oluyor. Bu araştırma, Biyokimya ve Hücre Enstitüsü'nden Zhang Rongguang, Zhou Zhaocai ve Zhou Jinqiu tarafından desteklendi. Araştırma ayrıca Ulusal Protein Bilimi Merkezi (Şangay) kriyo-elektron mikroskobu sistemi, veritabanı ve hesaplama analiz sistemi, X-ışını küçük açılı saçılma hattı istasyonu, kütle spektrometresi sistemi ve büyük ölçekli protein hazırlama sisteminden gelen ekipmanla desteklendi. Araştırma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Bilimler Akademisi'nin Stratejik Öncü Bilim ve Teknoloji Projesi (Kategori B) ve Şangay Bilim ve Teknoloji Komisyonu tarafından finanse edildi.
Sol: K48-Ub4 ile indüklenen proteazomun allosterik ve substrat bozunma süreci. Sağda: Nepenthes, 26S proteazomunu, uğur böceği K48-Ub4'ü temsil ediyor ve dallar da substrat. K48-Ub426S proteazomuna yaklaştığında, kapak aşağı doğru hareket etmeye başlar ve sonunda alt tabakanın bozulma için boşluğa çekilmesine neden olur.
Kaynak: Biyokimya ve Hücre Biyolojisi Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
