NEDD8 - NEDD8

NEDD8
Protein NEDD8 PDB 1ndd.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyNEDD8, NEDD-8, neurální prekurzorová buňka exprimována, vývojově down-regulovaná 8, NEDD8 modifikátor podobný ubikvitinu
Externí IDOMIM: 603171 MGI: 97301 HomoloGene: 4485 Genové karty: NEDD8
Umístění genu (člověk)
Chromozom 14 (lidský)
Chr.Chromozom 14 (lidský)[1]
Chromozom 14 (lidský)
Genomic location for NEDD8
Genomic location for NEDD8
Kapela14q12Start24,216,857 bp[1]
Konec24,232,367 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE NEDD8 201840 at fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

4738

18002

Ensembl

ENSG00000129559
ENSG00000285246

ENSMUSG00000010376

UniProt

Q15843

P29595

RefSeq (mRNA)

NM_006156

NM_008683

RefSeq (protein)

NP_006147

NP_032709

Místo (UCSC)Chr 14: 24,22 - 24,23 Mbn / a
PubMed Vyhledávání[2][3]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

NEDD8 je protein že u lidí je kódován NEDD8 gen.[4][5] (V Saccharomyces cerevisiae tento protein je znám jako Rub1.) Tento ubikvitin podobný protein (ULP), se stává kovalentně konjugovaným k omezenému počtu buněčných proteinů analogickým způsobem ubikvitinace. Lidský NEDD8 sdílí 60% identitu aminokyselinové sekvence s ubikvitinem. Primárně známé substráty modifikace NEDD8 jsou Cullin podjednotky ubikvitinových ligáz na bázi Cullin E3, které jsou aktivní pouze při neddylaci. Jejich NEDDylace je rozhodující pro nábor E2 do ligázového komplexu, což usnadňuje konjugaci ubikvitinu. NEDD8 modifikace se proto podílí na progresi buněčného cyklu a cytoskeletální regulaci.

Aktivace a konjugace

Stejně jako u ubikvitinu a SUMO je NEDD8 konjugován s buněčnými proteiny po zpracování jeho C-koncového konce. The Enzym E1 aktivující NEDD8 je heterodimer složený z APPBP1 a podjednotky UBA3.[6] The APPBP1 Enzym / UBA3 má homologii s N- a C-koncovými polovinami enzymu ubiquitin E1. Podjednotka UBA3 obsahuje katalytické centrum a aktivuje NEDD8 v reakci závislé na ATP tvorbou vysokoenergetického thiolesterového meziproduktu. Aktivovaný NEDD8 se následně přenese do enzymu UbcH12 E2 a poté se konjuguje se specifickými substráty v přítomnosti příslušných E3 ligáz.

Substráty pro NEDD8

Jak hodnotili Brown a kol.,[7] nejlépe charakterizovanými aktivovanými substráty NEDD8 jsou cullins (CUL1, 2, 3, 4A, 4B, 5 a 7 a PARC v lidských buňkách), které slouží jako molekulární lešení proPRSTEN ubikvitinové ligázy (CRL). Neddylace výsledky v kovalentní konjugace skupiny NEDD8 na a konzervovaný cullin lysin zbytek.[8] Cullinova neddylace zvyšuje aktivitu ubikvitylace CRL prostřednictvím konformačních změn, které optimalizují přenos ubikvitinu na cílové proteiny

Odstranění

Existuje několik různých proteáz, které mohou odstranit NEDD8 z proteinových konjugátů. Proteázy UCHL1, UCHL3 a USP21 mají dvojí specificitu pro NEDD8 a ubikvitin. Proteázy specifické pro odstranění NEDD8 jsou COP9 signalosom, který odstraňuje NEDD8 z podjednotky CUL1 SCF ubikvitinových ligáz a NEDP1 (nebo DEN1, SENP8).[9]

Role v opravě DNA

Jak ukazují Brown a kol.,[7] Akumulace NEDD8 v místech poškození DNA je vysoce dynamický proces. Neddylace je nutná během krátké doby sub-dráhy DNA s opravou globálního genomu (GGR) oprava nukleotidové excize (NER). V GGR NER, poté, co je poškození DNA způsobeno UV zářením, Cul4A ve vazebném proteinu 2 poškození DNA (DDB2 ) komplex je aktivován NEDD8 a to umožňuje GGR-NER pokračovat v odstraňování poškození.[10]

Neddylace má také roli v opravě dvouvláknových zlomů.[7] Nehomologní spojování konců (NHEJ) je cesta opravy DNA, která se často používá k opravě dvouřetězcových zlomů DNA. První krok v této cestě závisí na Heterodimer Ku70 / Ku80 který tvoří vysoce stabilní kruhovou strukturu obklopující konce DNA.[11] Po dokončení NHEJ je ale třeba heterodimer Ku odstranit, nebo blokuje transkripci nebo replikaci. Heterodimer je ubikvitylován způsobem závislým na poškození DNA a neddylaci, aby se podpořilo uvolňování Ku a dalších NHEJ faktorů z místa opravy po dokončení procesu.[7]

Při chemoterapii rakoviny

Jak diskutovali Jin a Roberston ve své recenzi,[12] umlčení genu pro opravu DNA hypermethylace jeho promotér může být velmi časným krokem v progresi k rakovině. Umlčení genu genu pro opravu DNA na úrovni transkripce je navrženo tak, aby fungovalo podobně jako mutace zárodečné linie v genu pro opravu DNA. Zavádí se ztráta schopnosti opravy DNA kterýmkoli mechanismem nestabilita genomu a předurčuje buňku a její potomky k progresi k rakovině. Epigeneticky umlčené opravné geny DNA se často vyskytují u 17 nejčastějších druhů rakoviny (viz např. Frekvence hypermethylace genů pro opravu DNA u rakoviny ).[12]

Jak bylo diskutováno výše, aktivovaný NEDD8 je potřebný ve dvou drahách opravy DNA: NE a NHEJ. Pokud je aktivace NEDD8 inhibována, mohou buňky s indukovaným nedostatkem NER nebo NHEJ zemřít kvůli nedostatečné opravě DNA vedoucí k akumulaci poškození DNA. Účinek inhibice NEDD8 může být u rakovinných buněk větší než u normálních buněk, pokud mají rakovinné buňky nezávisle nedostatek v opravě DNA v důsledku předchozího epigenetického umlčení genů oprav DNA aktivních v alternativních drahách (viz syntetická letalita ).

Pevonedistat (MLN4924), lék inhibující aktivaci NEDD8, prokázal významný terapeutický účinek u čtyř Fáze I klinické studie rakoviny v letech 2015-2016. Patří sem pokusy s pevonedistatem proti akutní myeloidní leukémii a myelodysplastickým syndromům,[13] relabující / refrakterní mnohočetný myelom nebo lymfom,[14] metastatický melanom,[15] a pokročilé solidní nádory.[16]

V předklinických studiích

PPARy neddylace

PPARy má klíčovou roli v adipogeneze a akumulace lipidů uvnitř adipocyty (tukové buňky).[17] Aktivovaný NEDD8 stabilizuje PPARy, což umožňuje zvýšenou adipogenezi. Při pokusech s myší Pevonedistat, lék inhibující aktivaci NEDD8, zabránil obezitě a intoleranci glukózy způsobené dietou s vysokým obsahem tuků.[17]

NF-kB a NEDD8

Transkripční aktivita NF-kB je primárně regulována fyzickou interakcí s inhibičními proteiny IκB (IκBα a IκBβ), která brání jeho nukleární translokaci.[18] Degradace podjednotky IκBα IκB je zprostředkována ubikvitinací a tato ubikvitinace závisí na neddylaci.[19] Pevonedistat (MLN4924) inhibuje aktivaci NEDD8, která pak inhibuje ubikvitinaci IκBα, a to inhibuje translokaci NF-kB do jádra.[18]

Pevonedistat prostřednictvím svých účinků na NF-kB a cíl NF-kB (mikroRNA-155) prodloužil přežití myší navázaných na leukemické buňky.[18]

Kolorektální karcinom

Bylo zjištěno, že inhibice aktivace NEDD8 pevonedistatem vyvolává zastavení růstu a apoptózu u 16/122 (13%) kolorektální karcinom (CRC) buněčných linií. Další analýzy v xenografty nádorů odvozené od pacienta odhalilo, že pevonedistat je účinný na špatně diferencované vysoce kvalitní mucinózní CRC. [20]

Interakce

Bylo prokázáno, že NEDD8 komunikovat s:

Reference

  1. ^ A b C ENSG00000285246 GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000129559, ENSG00000285246 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  3. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ Kamitani T, Kito K, Nguyen HP, Yeh ET (listopad 1997). „Charakterizace NEDD8, vývojově down-regulovaného proteinu podobného ubikvitinu“. The Journal of Biological Chemistry. 272 (45): 28557–62. doi:10.1074 / jbc.272.45.28557. PMID  9353319.
  5. ^ "Entrez Gene: NEDD8 neurální prekurzorová buňka exprimovaná, vývojově down-regulovaná 8".
  6. ^ Walden H, Podgorski MS, Huang DT, Miller DW, Howard RJ, Minor DL, Holton JM, Schulman BA (prosinec 2003). „Struktura komplexu APPBP1-UBA3-NEDD8-ATP odhaluje základ pro selektivní aktivaci proteinu podobného ubikvitinu pomocí E1.“ Molekulární buňka. 12 (6): 1427–37. doi:10.1016 / s1097-2765 (03) 00452-0. PMID  14690597.
  7. ^ A b C d Brown JS, Lukashchuk N, Sczaniecka-Clift M, Britton S, le Sage C, Calsou P, Beli P, Galanty Y, Jackson SP (květen 2015). „Neddylace podporuje ubikvitylaci a uvolňování Ku z míst poškození DNA“. Zprávy buněk. 11 (5): 704–14. doi:10.1016 / j.celrep.2015.03.058. PMC  4431666. PMID  25921528.
  8. ^ Pan ZQ, Kentsis A, Dias DC, Yamoah K, Wu K (březen 2004). „Nedd8 na cullinu: budování rychlostní silnice ke zničení bílkovin“. Onkogen. 23 (11): 1985–97. doi:10.1038 / sj.onc.1207414. PMID  15021886.
  9. ^ "Boston Biochem NEDD8 Reagents Overview". Archivovány od originál dne 02.05.2008. Citováno 2008-04-29.
  10. ^ Groisman R, Polanowska J, Kuraoka I, Sawada J, Saijo M, Drapkin R, Kisselev AF, Tanaka K, Nakatani Y (květen 2003). „Aktivita ubikvitinové ligázy v komplexech DDB2 a CSA je odlišně regulována signalosomem COP9 v reakci na poškození DNA“. Buňka. 113 (3): 357–67. doi:10.1016 / s0092-8674 (03) 00316-7. PMID  12732143.
  11. ^ Walker JR, Corpina RA, Goldberg J (srpen 2001). „Struktura heterodimeru Ku vázaného na DNA a její důsledky pro opravu zlomení dvouřetězcového zlomu“. Příroda. 412 (6847): 607–14. Bibcode:2001 Natur.412..607W. doi:10.1038/35088000. PMID  11493912.
  12. ^ A b Jin B, Robertson KD (2013). DNA methyltransferázy, opravy poškození DNA a rakovina. Pokroky v experimentální medicíně a biologii. 754. s. 3–29. doi:10.1007/978-1-4419-9967-2_1. ISBN  978-1-4419-9966-5. PMC  3707278. PMID  22956494.
  13. ^ Swords RT, Erba HP, DeAngelo DJ, Bixby DL, Altman JK, Maris M, Hua Z, Blakemore SJ, Faessel H, Sedarati F, Dezube BJ, Giles FJ, Medeiros BC (květen 2015). „Pevonedistat (MLN4924), prvotřídní inhibitor aktivujícího enzymu NEDD8, u pacientů s akutní myeloidní leukémií a myelodysplastickými syndromy: studie fáze 1“ (PDF). British Journal of Hematology. 169 (4): 534–43. doi:10.1111 / bjh.13323. PMID  25733005.
  14. ^ Shah JJ, Jakubowiak AJ, O'Connor OA, Orlowski RZ, Harvey RD, Smith MR, Lebovic D, Diefenbach C, Kelly K, Hua Z, Berger AJ, Mulligan G, Faessel HM, Tirrell S, Dezube BJ, Lonial S ( Ledna 2016). „Fáze I Studie nového vyšetřovacího inhibitoru enzymu aktivujícího NEDD8 Pevonedistat (MLN4924) u pacientů s relabujícím / refrakterním mnohočetným myelomem nebo lymfomem“. Klinický výzkum rakoviny. 22 (1): 34–43. doi:10.1158 / 1078-0432.CCR-15-1237. PMC  5694347. PMID  26561559.
  15. ^ Bhatia S, Pavlick AC, Boasberg P, Thompson JA, Mulligan G, Pickard MD, Faessel H, Dezube BJ, Hamid O (srpen 2016). „Fáze I studie zkoumaného inhibitoru enzymu aktivujícího NEDD8 pevonedistat (TAK-924 / MLN4924) u pacientů s metastatickým melanomem“. Investigational New Drugs. 34 (4): 439–49. doi:10.1007 / s10637-016-0348-5. PMC  4919369. PMID  27056178.
  16. ^ Sarantopoulos J, Shapiro GI, Cohen RB, Clark JW, Kauh JS, Weiss GJ, Cleary JM, Mahalingam D, Pickard MD, Faessel HM, Berger AJ, Burke K, Mulligan G, Dezube BJ, Harvey RD (únor 2016). „Fáze I Studie vyšetřovacího inhibitoru enzymu aktivujícího NEDD8 Pevonedistat (TAK-924 / MLN4924) u pacientů s pokročilými tuhými nádory“. Klinický výzkum rakoviny. 22 (4): 847–57. doi:10.1158 / 1078-0432.CCR-15-1338. PMID  26423795.
  17. ^ A b Park HS, Ju UI, Park JW, Song JY, Shin DH, Lee KH, Jeong LS, Yu J, Lee HW, Cho JY, Kim SY, Kim SW, Kim JB, Park KS, Chun YS (srpen 2016). „PPARy neddylace nezbytná pro adipogenezi je potenciálním cílem léčby obezity“. Buněčná smrt a diferenciace. 23 (8): 1296–311. doi:10.1038 / cdd.2016.6. PMC  4947677. PMID  26990658.
  18. ^ A b C Khalife J, Radomska HS, Santhanam R, Huang X, Neviani P, Saultz J, Wang H, Wu YZ, Alachkar H, Anghelina M, Dorrance A, Curfman J, Bloomfield CD, Medeiros BC, Perrotti D, Lee LJ, Lee RJ , Caligiuri MA, Pichiorri F, Croce CM, Garzon R, Guzman ML, Mendler JH, Marcucci G (říjen 2015). „Farmakologické cílení miR-155 prostřednictvím inhibitoru enzymu aktivujícího NEDD8 MLN4924 (Pevonedistat) u FLT3-ITD akutní myeloidní leukémie“. Leukémie. 29 (10): 1981–92. doi:10.1038 / leu.2015.106. PMC  4868182. PMID  25971362.
  19. ^ Frolova MA, Gudkova RG, Bol'shukhina LA, Novoselova VN (říjen 1978). "[Vylepšení fenomén u myší s heterotopickou transplantací srdce]". Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii, I Immunobiologii. 20 (10): 36–40. PMID  85397.
  20. ^ Picco G, Petti C, Sassi F, Grillone K, Migliardi G, Rossi T, Isella C, Di Nicolantonio F, Sarotto I, Sapino A, Bardelli A, Trusolino L, Bertotti A, Medico E (únor 2017). „Účinnost inhibice dráhy NEDD8 v preklinických modelech špatně diferencovaného, ​​klinicky agresivního rakoviny tlustého střeva“. Journal of the National Cancer Institute. 109 (2): djw209. doi:10.1093 / jnci / djw209. PMID  27771609.
  21. ^ Antenos M, Casper RF, Brown TJ (listopad 2002). „Interakce s Nedd8, proteinem podobným ubikvitinu, zvyšuje transkripční aktivitu arylového uhlovodíkového receptoru“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (46): 44028–34. doi:10,1074 / jbc.M202413200. PMID  12215427.
  22. ^ Hipp MS, Raasi S, Groettrup M, Schmidtke G (duben 2004). „NEDD8 ultimate buster-1L interaguje s ubikvitinovým proteinem FAT10 a urychluje jeho degradaci“. The Journal of Biological Chemistry. 279 (16): 16503–10. doi:10,1074 / jbc.M310114200. PMID  14757770.
  23. ^ Kamitani T, Kito K, Fukuda-Kamitani T, Yeh ET (prosinec 2001). "Cílení NEDD8 a jeho konjugátů na proteazomální degradaci pomocí NUB1". The Journal of Biological Chemistry. 276 (49): 46655–60. doi:10,1074 / jbc.M108636200. PMID  11585840.
  24. ^ A b Gong L, Yeh ET (duben 1999). „Identifikace aktivačních a konjugujících enzymů konjugační dráhy NEDD8“. The Journal of Biological Chemistry. 274 (17): 12036–42. doi:10.1074 / jbc.274.17.12036. PMID  10207026.
  25. ^ Wada H, Kito K, Caskey LS, Yeh ET, Kamitani T (říjen 1998). "Štěpení C-konce NEDD8 pomocí UCH-L3". Sdělení o biochemickém a biofyzikálním výzkumu. 251 (3): 688–92. doi:10.1006 / bbrc.1998.9532. PMID  9790970.

Další čtení