USP27X
Убиквитин -карбоксил-концевая гидролаза 27 ( EC 3.4.19.12), также известная как деубиквитинирующий фермент 27 , убиквитин тиоэстераза 27 и USP27X , [ 1 ] это деубиквитирующий фермент, который в основном характеризуется для расщепления убиквитина (UB) из белков и других молекул. Убиквитин связывается с белками, чтобы регулировать их деградацию через протеасому и лизосому среди многих других функций. [ 2 ]
USP27X кодируется убиквитиновой специфической пептидазой 27 X-связанного гена, обнаруженного в хромосоме X в области XP11.23. [ 3 ] В основном он обнаруживается в цитозоле и ядре клеток, а также в нуклеоплазме и в везикулах. Это внутриклеточный белок, обнаруженный во многих тканях человека с низкой специфичностью клетки крови. [ 4 ]
Дабы принадлежат к суперсемейству ферментов протеаз . Протеазы могут быть классифицированы на пять различных классов в зависимости от механизма катализа : аспартические , металло , сериновые , треониновые и цистеиновые протеазы . [ 5 ]
Цистеиновые протеазы включают убиквитин С-концевые гидролазы (UCHS), протеазы доменов махада Джозепчин (MJD), протеазы опухоли яичников (OTU) и убиквитин-специфические протеазы (USPS). USP27X включен в убиквитин-специфические ферменты протеаз. [ 5 ]
Белковая структура
[ редактировать ]Деубиквитинирующие ферменты содержат консервативный каталитический домен, окруженный другими субдоменом, некоторые из которых, как известно, способствуют распознаванию мишени, белково-белковому взаимодействиям и доменам местоположения. [ 7 ] [ 8 ] В частности, домены USP характеризуются для наличия вкрапления точек с вставками в каталитический домен. [ 8 ] Эти вставки обладают способностью складываться в независимые домены, которые могут быть вовлечены в регуляцию активности фермента. [ 9 ]
Все домены USP, в том числе USP27X, можно разделить на шесть консервативных ящиков, отображаемых на структуру ядра домена USP. Эти структуры были идентифицированы посредством множественного выравнивания последовательностей каталитических ядер USP. Известно, что вставка 1 содержит остаток каталитического цистеина (Cys) , вставка 5 содержит остаток каталитического гистидина (HIS), Box 6 содержит остаток каталитического аспарагина (ASN)/ аспартата (ASP). Box 3 и Box 4 могут варьировать его содержание, хотя в большинстве ферментных доменов USP человека содержатся консервативный мотив CYS-XX-CYS, который обычно связан с сайтом связывания с цинком. [ 8 ]
USP27X имеет длину 438 аминокислотов . Остатки, которые играют критическую роль в активном участке, могут быть найдены в позиции 87, в котором находится нуклеофильный остаток , и позиция 380, в котором расположен акцептор протона. [ 1 ]
Количество аминоцидов в каталитическом домене USPS может варьироваться от 295 и 850 остатков. Эти вариации предполагают, что либо существуют разные подклассы доменов USP (вариации сгиба Catalyc), либо что вставки включены в аналогичную каталитическую складку.
Функция
[ редактировать ]Как говорилось ранее USP27X принадлежит к семейству деубиквитиназы, поэтому его основная функция катализирует удаление убиквитина из субстратов (расщепление связи между последней аминокидом убиквитина, глицина 76 и останного лизина на субстрате), процесс отверстия ибиквитины, и остатком лизина на субстрате), процесс повторного использования, и оставшееся лизины), процесс повторного использования, а также остаток лизина) отклинания), процесс повторного отверстия, и остатки лизина) отклеивания из -за повторного использования, и остатков лизина) отклик Регулирование судьбы белков, конъюгированных с убиквитином. [ 10 ]
Основываясь на его консервативных каталитических доменах и механизме катализа, деубиквитинирующие ферменты классифицируются в группе цистеиновых протеаз. В этих ферментах используются каталитические триады (группы из трех аминоцидов) для катализации гидролиза аминных связей между убиквитином и субстратом. [ 2 ] Каталитическая триада USP27X составляется цистеином, гистидином и третьим остатком, который имеет тенденцию быть аспарагином. [ 11 ]
Убиквитин связан с молекулой полипептида изопептидной связью между карбоксильной группой (COO − ) последнего глицина убиквитина и эпсилон- аминогруппы (ε-NH3+) лизина субстрата. ASP функционирует, чтобы поляризовать и ориентироваться на кольцо имидазолия его, в то время как он получает протону, деспротонирование тиольной группы соседних Cys. углерода Этот Cys атакует на изопептидный карбонильный углерод, разбивая двойную связь с кислородом и превращая его в простую связь. [ 12 ] В то же время его дает свой протон лизинскому эпсилон-амино-группе, образуя связь между ними. Изопептидная связь сломана, а карбонильная группа (двойная связь) переделана . Результатом реакции является высвобождение целевого белка из гистидина и образование ковалентного промежуточного соединения с фрагментом UB , поскольку связь между тиол -группой из цистеина и углерода сломана, а новый радикал связывается с карбоксильной группой. Наконец, реакция этого промежуточного соединения с молекулой воды приводит к высвобождению свободного фермента и молекулы UB. [ 13 ]
Система UB-протеасом является фундаментальным регуляторным механизмом стабильности, качества и изобилия белков, поэтому USP27X играет ключевую роль в большом количестве процессов, регулируемых этой системой, таких как стабилизация Snail 1 в поджелудочной железе и рак молочной железы, устойчивость к химиотерапевтической Агенты на раковые клетки, например, цисплатин , а также вмешиваются на регуляцию BIM в меланоме и немелкоклеточных клетках рака легких. [ 14 ]
Клиническая значимость
[ редактировать ]Было обнаружено обнаружено, что деубиквитинирующее действие USP27X регулирует присутствие множественных белков, связанных с различными раками человека, а также влияет на устойчивость к раковым клеткам к химиотерапевтическим агентам.
Регулирование Snail1 в поджелудочной железе и раке молочной железы
[ редактировать ]
Раковые клетки получают способность мигрировать в другие части тела и вторгаться в другие ткани через так называемый эпителиально-мезенхимальный переход . Этот процесс состоит из серии биохимических изменений, которые трансформируют эпителиальную поляризованную раковую клетку в клетку с мезенхимальным фенотипом. Этот новый фенотип придает клетке повышенную способность мигрировать и вторгаться в другие ткани, в то время как он также снижает апоптотическую активность. Следовательно, EMT позволяет раковой клетке отказаться от эпителиального слоя, в котором она возникла, и мигрировать в другие ткани. Вот как начинается метастазирование при эпителиальном раке . [ 15 ] EMT контролируется различными мезенхимальными маркерами, среди них Snail1, белок, также необходимый для активации фибробластов, связанных с раком (CAF). В нормальной эпителиальной ячейке Snail1 непрерывно разлагается протеасомами из -за предыдущей убиквитинирования. Однако в раковых клетках и CAFS деградация Snail1 предотвращается. Одним из механизмов, которые раковые ячейки используют для этого, является USP27X. Этот белок деубиквитинирует Snail1, что означает, что его нельзя ухудшить, что заставляет его стабилизироваться и активировать EMT, позволяя метастазировать. В раковых клетках USP27X регулируется TGFβ, и, суммируя, это вызывает стабилизацию Snail1 и других мезенхимальных маркеров, что приводит к EMT. Хотя USP27X является не единственной деубиквитиназой, которая влияет на Snail1, она является одним из наиболее эффективных, и, как было доказано, напрямую увеличивает присутствие Snail1, предотвращая его деградацию. Механизм USP27X наблюдался при раке молочной железы и поджелудочной железы, что открыло новую дверь для лечения. Ингибирование USP27X приведет к тому, что Snail1 будет убиквитинирован и затем разлагается, и, следовательно, это повлияет на EMT. [ 16 ]
Влияние на устойчивость к раковым клеткам к химиотерапевтическим агентам
[ редактировать ]Также было показано, что Snail1 увеличивает устойчивость раковых клеток к определенным химиотерапевтическим агентам , таким как цисплатин. При обработке цисплатина количество Snail1 увеличилось, и это сделало клетки более устойчивыми. Однако, когда цисплатин использовался в клетках KO USP27X (клетки без присутствия USP27X), Snail1 не был активирован . Это говорит о том, что после обработки цисплатином Snail1 требует USP27X, чтобы увеличить его присутствие и сделать клетки устойчивыми. Следовательно, ингибирование USP27X нарушит стабилизацию Snail1, что приведет к повышению чувствительности раковых клеток к цисплатину. [ 16 ]
Регуляция BIM в меланоме и немелкоклеточных клетках рака легких
[ редактировать ]
BIM является одним из белков, который индуцирует апоптоз , и его истощение наблюдалось во многих опухолях человека, что означает, что раковые клетки имеют механизмы, чтобы избежать экспрессии BIM или ухудшения, поэтому аннулируя его апоптотические эффекты.
При некоторых видах рака BIM понижается благодаря ERK-Signaling. [ 17 ] Фосфорилирование и убиквитинирование BIM, зависящего от ERK, вызвали ухудшение BIM в протеасомах. Тем не менее, наличие USP27X снизило деубиквитинирование ERK BIM, вызывая стабилизацию BIM и, следовательно, увеличивая его апоптотические эффекты. Этот процесс был доказан в клетках меланомы и немелковых клеток рака легких (NSCLC).
Соответственно, мы можем сделать вывод, что USP27X может действовать как супрессор опухоли, ингибируя ERK-сигнализацию, вызывая деубиквитинирование и последующую стабилизацию BIM, позволяя ему индуцировать апоптоз в раковых клетках, которые используют ERK-сигнализирование. [ 18 ]
X-связанное когнитивное расстройство
[ редактировать ]Была установлена отношения между X-связанной интеллектуальной инвалидностью и некоторыми мутациями в гене USP27X; В частности, ошибка в чтении этого гена вызывает преждевременный стоп -кодон в белке USP27X. Пока не так много известно о функции белка USP27X, но его ген был обнаружен в нейронах серотонина мыши, и это может означать, что он важен для серотонергетической функции . USP27X взаимодействует с USP22 , который взаимодействует с геном KIF7 , который сигнализирует о пути, участвующих в раннем развитии, росте клеток и специализации клеток. [ 19 ] [ 20 ] Кроме того, другие белки из того же семейства пептидазы C19, такие как USP9X, были связаны с несколькими неврологическими расстройствами. [ 19 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в «USP27X - убиквитин -карбоксил -концевая гидролаза 27 - Homo Sapiens (Human) - USP27x ген и белок» . www.uniprot.org . Получено 2019-10-14 .
- ^ Jump up to: а беременный «Деубиквитинирующий фермент» , Arc.Ask3.Ru , 2019-08-23 , извлечен 2019-10-12
- ^ Jump up to: а беременный «База данных человеческого гена» . генные карты . Получено 2019-10-12 .
- ^ "USP27X" . Атлас белка человека . Получено 2019-10-13 .
- ^ Jump up to: а беременный Nijman, Sebastian MB; Луна-варгас, Марк Па; Велдс, Арно; Brummelkamp, Thijn R.; Dirac, Annette Mg; Sixma, Titia K.; Бернардс, Рене (2005-12-02). «Геномный и функциональный инвентарь деубиквитинирующих ферментов». Клетка . 123 (5): 773–786. doi : 10.1016/j.cell.2005.11.007 . HDL : 1874/20959 . ISSN 0092-8674 . PMID 16325574 . S2CID 15575576 .
- ^ «Протеомный дБ» . Получено 2019-10-17 .
- ^ Молодой, Роб Н.; Ab, eiso; Dercks, Tammo; Труфо, Винсент; Дэниелс, Марк; Капитан Роберт; FOBS, Gert E. (2006-02-24). «Структуры решений человеческого убийки-специфического протеста 15 домена DUSP» . Журнал или биологическая химия . 281 (8): 5026–5031. doi : 10,1074/jbc.m51093200 . ISSN 0021-9258 . PMID 1629893 .
- ^ Jump up to: а беременный в Ты, Ю; Шел, Хартмут; Хофманн, Кей; Командер, Дэвид (2009-11-12). «Рассекция каталитических доменов USP выявляет пять общих точек вставки». Молекулярные биосистемы . 5 (12): 1797–1808. doi : 10.1039/b907669g . ISSN 1742-2051 . PMID 19734957 .
- ^ "InterPro7-Client" . www.ebi.ac.uk. Получено 2019-10-12 .
- ^ Пикарт, Сесиль М. (июнь 2001 г.). «Механизмы, лежащие в основе убиквитинирования». Ежегодный обзор биохимии . 70 (1): 503–533. doi : 10.1146/annurev.biochem.70.1.503 . ISSN 0066-4154 . PMID 11395416 .
- ^ Лопес -Иглесиас, Мария; Gotor -Fernández, Висенте (2015). «Последние достижения в области биокаталитической распущенности: катализируемые гидролаза реакции для нетрадиционных трансформаций». Химическая запись . 15 (4): 743–759. doi : 10.1002/tcr.201500008 . HDL : 10651/34362 . ISSN 1528-0691 . PMID 26147872 .
- ^ «Реакция | Деубиквитинирование» . Reactome.org . Получено 2019-10-23 .
- ^ Nijman, Sebastian MB; Луна-варгас, Марк Па; Велдс, Арно; Brummelkamp, Thijn R.; Dirac, Annette Mg; Sixma, Titia K.; Бернардс, Рене (2005-12-02). «Геномный и функциональный инвентарь деубиквитинирующих ферментов» . Клетка . 123 (5): 773–786. doi : 10.1016/j.cell.2005.11.007 . HDL : 1874/20959 . ISSN 0092-8674 . PMID 16325574 . S2CID 15575576 .
- ^ Каушал, Камини; Антао, Эйнсли Майк; Ким, Кай-Сеонг; Рамакришна, Суреш (2018-12-01). «Деубиквитинирующие ферменты в раковых стволовых клетках: функции и целевое ингибирование при лечении рака». Drug Discovery сегодня . 23 (12): 1974–1982. doi : 10.1016/j.drudis.2018.05.035 . ISSN 1359-6446 . PMID 29864528 . S2CID 46932535 .
- ^ Каллури, Рагху; Вайнберг, Роберт А. (2009-06-01). «Основы эпителиально-мезенхимального перехода» . Журнал клинических исследований . 119 (6): 1420–1428. doi : 10.1172/jci39104 . ISSN 0021-9738 . PMC 2689101 . PMID 19487818 .
- ^ Jump up to: а беременный Лезвия, Уильям; Мицел, Мартина; Мартинес-Гуямон, Кэтрин; Олив-сальгеро, Рубен; Рок, Рауль; Холодный, Каролина-Ворд; Котел, Ирен; Atanassov, Boyko S.; Зуб, Шарон YR; Вверх, Хоакин; Гарсия из Херрро, Антонио (1 января 2019 г.). клетка Регулируемая РАНКА 79 (1): 33–46. два 10.1158/0008-5472.CAN-18-0753: ISSN 1538-7 9386731PMC 30341066PMID
- ^ Ван, Пол Т. С; Гарнетт, Мэтью Дж; Роу, С. Марк; Ли, Шарлин; Николеску-Дюваз, Дэн; Хорошо, Валери М; Проект, рак геном; Джонс, К. Майкл; Маршалл, Кристофер Дж; Springer, Caroline J; Барфорд, Дэвид (2004-03-19). «Механизм активации сигнального пути RAF-ERK путем онкогенных мутаций B-RAF» . Клетка . 116 (6): 855–867. doi : 10.1016/s0092-8674 (04) 00215-6 . ISSN 0092-8674 . PMID 15035987 . S2CID 126161 .
- ^ Вебер, Арним; Хайнлейн, Мелани; Денгжел, Йорн; Альбер, Клаудия; Сингх, Прафлл Кумар; Häcker, Georg (24 марта 2016 г.). «Deubiquitinase USP27X стабилизирует BH3 -борт -BIM и усиливает апоптоз» . Embo сообщает . 17 (5): 724–738. doi : 10.15252/emb.201541392 . ISSN 1469-221X . PMC 5341510 . PMID 27013495 .
- ^ Jump up to: а беременный Хм; Хаас, SA; Челли, J; Van Esch, h; Raynaud, M; де Брауэр, APM; Weinert, S; Froyen, g; Frints, SGM; Laumonnier, F; Zemojtel, T (2016). «Секвенирование X-экзома 405 неразрешенных семейств идентифицирует семь новых генов интеллектуальной инвалидности» . Молекулярная психиатрия . 21 (1): 133–148. doi : 10.1038/mp.2014.193 . ISSN 1359-4184 . PMC 5414091 . PMID 25644381 .
- ^ «Генетика дома справка» . Национальная библиотека медицины США .