Un degron es una porción de una proteína que es importante en la regulación de las tasas de degradación de proteínas. Los grados conocidos incluyen secuencias cortas de aminoácidos, [1] motivos estructurales [2] y aminoácidos expuestos (a menudo lisina [3] o arginina [4] ) ubicados en cualquier parte de la proteína. De hecho, algunas proteínas pueden incluso contener varios grados. [2] [5] Los degrons están presentes en una variedad de organismos, desde los N-degrons (ver Regla del extremo N ) caracterizados por primera vez en la levadura [6] hasta la secuencia PEST de la ornitina descarboxilasa de ratón. [7] Se han identificado degrones en procariotas [8]así como eucariotas . Si bien hay muchos tipos de grados diferentes y un alto grado de variabilidad incluso dentro de estos grupos, los grados son todos similares por su participación en la regulación de la velocidad de degradación de una proteína. [9] [10] [11] Al igual que la degradación de proteínas (ver la proteólisis ) mecanismos se clasifican por su dependencia o falta de ella en ubiquitina , una pequeña proteína implicada en proteasomal degradación de proteínas, [12] [13] [14] Degrons también puede denominarse "dependiente de ubiquitina" [9] o "independiente de ubiquitina". [10] [11]
Tipos
Los degrones dependientes de ubiquitina se denominan así porque están implicados en el proceso de poliubiquitinación para dirigir una proteína al proteasoma. [15] [16] En algunos casos, el propio degron sirve como sitio para la poliubiquitinación, como se observa en las proteínas TAZ y β-catenina . [17] Debido a que el mecanismo exacto por el cual un degron está involucrado en la poliubiquitinación de una proteína no siempre se conoce, los degrons se clasifican como dependientes de ubiquitina si su eliminación de la proteína conduce a una menor ubiquitinación o si su adición a otra proteína conduce a una mayor ubiquitinación. . [18] [19]
Por el contrario, los degrones independientes de ubiquitina no son necesarios para la poliubiquitinación de su proteína. Por ejemplo, el degron en IkBa , una proteína involucrada en la regulación del sistema inmunológico, no demostró estar involucrado en la ubiquitinación ya que su adición a la Proteína Verde Fluorescente ( GFP ) no incrementó la ubiquitinación. [2] Sin embargo, un degron solo puede insinuar el mecanismo por el cual se degrada una proteína [20], por lo que identificar y clasificar un degron es solo el primer paso para comprender el proceso de degradación de su proteína.
Identificación
Para identificar una porción de una proteína como un degrón, a menudo se realizan tres pasos. [2] [19] [20] Primero, el candidato degron se fusiona con una proteína estable, como GFP, y las abundancias de proteínas a lo largo del tiempo se comparan entre la proteína inalterada y la fusión (como se muestra en verde). [21] Si el candidato es de hecho un degron, entonces la abundancia de la proteína de fusión disminuirá mucho más rápido que la de la proteína inalterada. [9] [10] [11] En segundo lugar, una forma mutante de la proteína degron está diseñada de tal manera que carece del candidato degron. Al igual que antes, la abundancia de la proteína mutante a lo largo del tiempo se compara con la de la proteína inalterada (como se muestra en rojo). Si el candidato degron eliminado es de hecho un degron, entonces la abundancia de proteína mutante disminuirá mucho más lentamente que la de la proteína inalterada. [9] [10] [11] Recuerde que los degrons a menudo se denominan "dependientes de ubiquitina" o "independientes de ubiquitina". El tercer paso realizado a menudo se realiza después de uno o ambos de los dos pasos anteriores, porque sirve para identificar la dependencia de ubiquitina o la falta de ella de un degron previamente identificado. En este paso, se examinarán las proteínas A y A '(idénticas en todos los aspectos excepto la presencia de degron en A'). Tenga en cuenta que los procedimientos de mutación o fusión podrían realizarse aquí, por lo que A es una proteína como GFP y A 'es una fusión de GFP con el degron (como se muestra en verde) o A' es la proteína de degron y A es una forma mutante sin el degrón (como se muestra en rojo). Se medirá la cantidad de ubiquitina unida a A y a A '. [2] [7] [20] Un aumento significativo en la cantidad de ubiquitina en A 'en comparación con A sugeriría que el degron es dependiente de ubiquitina. [2] [9]
Referencias
- ^ Cho, Sungchan; Dreyfuss, Gideon (1 de marzo de 2010). "Un degron creado por la omisión del exón 7 de SMN2 es un contribuyente principal a la gravedad de la atrofia muscular espinal" . Genes y desarrollo . 24 (5): 438–442. doi : 10.1101 / gad.1884910 . ISSN 1549-5477 . PMC 2827839 . PMID 20194437 .
- ^ a b c d e f Fortmann, Karen T .; Lewis, Russell D .; Ngo, Kim A .; Fagerlund, Riku; Hoffmann, Alexander (28 de agosto de 2015). "Un Degron regulado, independiente de ubiquitina en IκBα" . Revista de Biología Molecular . 427 (17): 2748–2756. doi : 10.1016 / j.jmb.2015.07.008 . ISSN 1089-8638 . PMC 4685248 . PMID 26191773 .
- ^ Dohmen, RJ, P. Wu y A. Varshavsky, Degron inducible por calor: un método para construir mutantes sensibles a la temperatura. Science, 1994. 263 (5151): pág. 1273-1276.
- ^ Varshavsky, A. (29 de octubre de 1996). "La regla N-end: funciones, misterios, usos" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 93 (22): 12142–12149. doi : 10.1073 / pnas.93.22.12142 . ISSN 0027-8424 . PMC 37957 . PMID 8901547 .
- ^ Kanarek, Naama; Londres, Nir; Schueler-Furman, Ora; Ben-Neriah, Yinon (1 de febrero de 2010). "Ubiquitinación y degradación de los inhibidores de NF-kappaB" . Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología . 2 (2): a000166. doi : 10.1101 / cshperspect.a000166 . ISSN 1943-0264 . PMC 2828279 . PMID 20182612 .
- ^ Bachmair, A .; Finley, D .; Varshavsky, A. (10 de octubre de 1986). "La vida media in vivo de una proteína es una función de su residuo amino-terminal". Ciencia . 234 (4773): 179–186. doi : 10.1126 / science.3018930 . ISSN 0036-8075 . PMID 3018930 .
- ^ a b Loetscher, P .; Pratt, G .; Rechsteiner, M. (15 de junio de 1991). "El extremo C de la ornitina descarboxilasa de ratón confiere una rápida degradación de la dihidrofolato reductasa. Apoyo a la hipótesis de la plaga". La revista de química biológica . 266 (17): 11213–11220. ISSN 0021-9258 . PMID 2040628 .
- ^ Burns, Kristin E .; Liu, Wei-Ting; Boshoff, Helena IM; Dorrestein, Pieter C .; Barry, Clifton E. (30 de enero de 2009). "La degradación de la proteína proteasomal en micobacterias depende de una proteína procariota similar a la ubiquitina" . Revista de Química Biológica . 284 (5): 3069-3075. doi : 10.1074 / jbc.M808032200 . ISSN 0021-9258 . PMC 2631945 . PMID 19028679 .
- ^ a b c d e Ravid, Tommer; Hochstrasser, Mark (1 de septiembre de 2008). "Diversidad de la señal de degradación en el sistema de ubiquitina-proteasoma" . Reseñas de la naturaleza. Biología celular molecular . 9 (9): 679–690. doi : 10.1038 / nrm2468 . ISSN 1471-0072 . PMC 2606094 . PMID 18698327 .
- ^ a b c d Erales, Jenny; Coffino, Philip (1 de enero de 2014). "Degradación proteasomal independiente de ubiquitina" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Investigación de células moleculares . Sistema ubiquitina-proteasoma. 1843 (1): 216–221. doi : 10.1016 / j.bbamcr.2013.05.008 . PMC 3770795 . PMID 23684952 .
- ^ a b c d Jariel-Encontre, Isabelle; Bossis, Guillaume; Piechaczyk, Marc (1 de diciembre de 2008). "Degradación de proteínas independiente de ubiquitina por el proteasoma". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reseñas sobre el cáncer . 1786 (2): 153-177. doi : 10.1016 / j.bbcan.2008.05.004 . ISSN 0006-3002 . PMID 18558098 .
- ^ Asher, Gad; Tsvetkov, Peter; Kahana, Jaim; Shaul, Yosef (1 de febrero de 2005). "Un mecanismo de degradación proteasomal independiente de ubiquitina de los supresores tumorales p53 y p73" . Genes y desarrollo . 19 (3): 316–321. doi : 10.1101 / gad.319905 . ISSN 0890-9369 . PMC 546509 . PMID 15687255 .
- ^ Erales, Jenny; Coffino, Philip (1 de enero de 2014). "Degradación proteasomal independiente de ubiquitina" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Investigación de células moleculares . 1843 (1): 216–221. doi : 10.1016 / j.bbamcr.2013.05.008 . ISSN 0006-3002 . PMC 3770795 . PMID 23684952 .
- ^ Hochstrasser, M. (1 de enero de 1996). "Degradación de proteínas dependiente de ubiquitina". Revisión anual de genética . 30 : 405–439. doi : 10.1146 / annurev.genet.30.1.405 . ISSN 0066-4197 . PMID 8982460 .
- ^ Coux, O .; Tanaka, K .; Goldberg, AL (1 de enero de 1996). "Estructura y funciones de los proteasomas 20S y 26S". Revisión anual de bioquímica . 65 : 801–847. doi : 10.1146 / annurev.bi.65.070196.004101 . ISSN 0066-4154 . PMID 8811196 .
- ^ Lecker, Stewart H .; Goldberg, Alfred L .; Mitch, William E. (1 de julio de 2006). "Degradación de proteínas por la vía ubiquitina-proteasoma en estados normales y de enfermedad" . Revista de la Sociedad Americana de Nefrología . 17 (7): 1807–1819. doi : 10.1681 / ASN.2006010083 . ISSN 1046-6673 . PMID 16738015 .
- ^ Melvin, Adam T .; Woss, Gregery S .; Park, Jessica H .; Dumberger, Lukas D .; Waters, Marcey L .; Allbritton, Nancy L. (2013). "Un análisis comparativo de la cinética de ubiquitinación de varios grados para identificar una secuencia de orientación ideal para un reportero de proteasoma" . PLOS ONE . 8 (10): e78082. doi : 10.1371 / journal.pone.0078082 . PMC 3812159 . PMID 24205101 .
- ^ Wang, YongQiang; Guan, Shenheng; Acharya, Poulomi; Koop, Dennis R .; Liu, Yi; Liao, Mingxiang; Burlingame, Alma L .; Correia, Maria Almira (18 de marzo de 2011). "Degradación proteasomal dependiente de ubiquitina del citocromo P450 2E1 del hígado humano: identificación de sitios dirigidos a la fosforilación y ubiquitinación" . La revista de química biológica . 286 (11): 9443–9456. doi : 10.1074 / jbc.M110.176685 . ISSN 1083-351X . PMC 3058980 . PMID 21209460 .
- ^ a b Ju, Donghong; Xie, Youming (21 de abril de 2006). "Identificación del sitio de ubiquitinación preferencial y señal de degradación dependiente de ubiquitina de Rpn4" . Revista de Química Biológica . 281 (16): 10657–10662. doi : 10.1074 / jbc.M513790200 . ISSN 0021-9258 . PMID 16492666 .
- ^ a b c Schrader, Erin K; Harstad, Kristine G; Matouschek, Andreas (1 de noviembre de 2009). "Dirigirse a proteínas para su degradación" . Biología química de la naturaleza . 5 (11): 815–822. doi : 10.1038 / nchembio.250 . ISSN 1552-4450 . PMC 4228941 . PMID 19841631 .
- ^ Li, Xianqiang; Zhao, Xiaoning; Fang, Yu; Jiang, Xin; Duong, Tommy; Fan, Connie; Huang, Chiao-Chain; Kain, Steven R. (25 de diciembre de 1998). "Generación de proteína fluorescente verde desestabilizada como un reportero de transcripción" . Revista de Química Biológica . 273 (52): 34970–34975. doi : 10.1074 / jbc.273.52.34970 . ISSN 0021-9258 . PMID 9857028 .
Ver también
- Regla de N-end
- Proteasoma
- proteolisis