Transcript Ubiquitinazione

Protein ubiquitination
Protein ubiquitination: regulatory process influencing
several aspect of eukaryoyic cell biology
Polyubiquitin (polyUb) chain: link ε-amino group of a
Lys of one Ub to the C-terminal carboxyl group of the
next Ub in the chain
E1-E2-E3 responsible for activating and transferring
Ub to proteins
Fundamental mechanisms of Ub-chain assembly
and of E1-E2-E3 regulation still not clearly
understood
 Passmore, and Bardford, Biochem J, 2004
 Brzovic and Klevit, Cell Cycle, 2006
 Pickart, Cell, 2004
 Hochstrasser, Cell, 2006
Ubiquitin like proteins
(Ubls) 8-20 kDa
Ub 76 aa
Di-Ubiquitina
Globular domain
(4βstrands in a
antiparallel βsheet
+αhelix) + flexible Cterminal terminating
with a gly
7 Conserved lysine
residues in Ub
N.B. ISG15: ha due domini
Ubl
Ogni Ubl ha il suo set di
E1-E2-E3
E2: Ub-conjugating enzymes
E1
E3/E3
Cys forms a thiolester
bond to C-terminal Gly of
Ub
Asn stabilizes oxyanion
transition state
Multi-domain E2 classification in 17 familes
reflecting structural organization of cat. dom.
Identification of phosphorylations by Cdks
and CK2 kinases affecting E2 activity
 Michelle et al., J Mol Evol, (2009)
 Ye and Rape, Nat Rev Mol Cel Biol (2009)
B_Cterm
K48-linked
polyUb
Diverse strutture
sperimentali di
Di-Ub crosslinkata
K48 via NMR o Xray e una
struttura X-ray
della tetrapolyUb
crosslinkata via
K48
B_VAL70
A_ILE44
B_LEU8
B_ILE44
A_LEU8
A_VAL70
Legame
isopeptidico
polyUb crossilinkata by K48 sono segnale universale per la degradazione da
proteasoma
Adottano una CONFORMAZIONE CHIUSA in cui L8, I44 and V70 (patch idrofobico
sulla superficie di una singola molecola di Ub) sono sequestrati all’interfaccia tra
due molecole di Ub adiacenti
Tetra-Ubiquitina crosslinkata
K48
Strutture cmq dinamiche in
soluzione – alcuni di questi residui
potrebbero diventare accessibili per
diretta interazione con fattori di
riconoscimento
For example, does linkagespecific
recognition arise from differential
display of the
events, ubiquitin (Ub) is engaged as
a signaling molehydrophobic
surfaces or from the presence of
novel
cule in the form of different
polyubiquitin (polyUb)
linkage-specific surfaces?
chains. PolyUb chains are formed
by making isopep- hHR23a (human
homolog of yeast Rad23a
K63-linked polyUb
Diverse strutture
sperimentali di
Di-Ub crosslinkata
K63 via NMR o Xray e una
struttura X-ray
della tetrapolyUb
crosslinkata via
K63
polyUb crosslinkata via K63 agisce
come segnale regolatorio piuttosto che
degradativo in molti pathway,
Adotta conformazione estesa in
soluzione senza contatti diretti tra
patch idrofobici
Monomeric Ub
K48
G76
Hydrophobic
patch
K63
Come conseguenza a queste
differente in conformazione, il
segnale di riconoscimento
presentato dalle due tipologie
di catene è molto diverso .
Differenti modalità di
interazione con gli UBA-2
domain (di hHR23a).
UBA-domain sono domini di
legame per Ub – L’UBA domain
di hHR23a è coinvolto nella
modulazione dell’interazione
tra catene di poliUb e
proteasoma (alta affinità per
catene poliUb linkate via K48)
Varadan R et al. 2005, Mol
Cell, 18, 687-698
IL RICONOSCIMENTO SPECIFICO DI
UNA DELLE DUE CATENE HA ORIGINE
DA UN DIVERSO MODO DI ESPRRE LE
SUPERFICI IDROFOBICHE O DALLA
PRESENZA DI NUOVI PATCH DI
INTERAZIONE SULLA SUP. DELLE DUE
CATENE?
Non-canonical PoliUb chains
Nessuna di esse isolata finora in studi in
vitro
G76
K48
Hydrophobic
patch
\
K6
K27
K11
Lo studio delle catene non canoniche importante per:
-Chiarire i meccanismi molecolari con cui avviene riconoscimento di
K33
specifiche catene di poliUb
- Capire se solo le catene linkate da K48 o anche altre permettono
una struttura globulare stabilizzata da interazioni non covalenti tra
molecole di Ub adiacenti
- La conformazione estesa di catene linkate via K63 come hp da
Varadan et al. è dovuta a vincoli sterici che prevengono diretto
contatto tra i patch idrofobici di due unità di Ub
K29
K63