Открыты новые ферменты для "обрезки" модификаций белков
Деубиквитиназы (DUBs) — это ферменты, которые клетки используют для удаления модификаций из белка убиквитина с белков, регулируя их таким образом. Нарушение работы DUBs может приводить к заболеваниям, включая рак и нейродегенеративные расстройства.
Белок USP53 недавно был связан с прогрессирующим семейным внутрипеченочным холестазом — наследственным заболеванием печени у детей, однако его механизм действия оставался неясным. Хотя его последовательность относила его к семейству деубиквитиназ, предыдущие попытки обнаружить каталитическую активность были неубедительными.
Команда под руководством Мальте Герша, руководителя группы в Институте молекулярной физиологии Макса Планка, совместно с исследователями из Дортмундского технического университета и Медицинского центра Университета Эразмус в Роттердаме расшифровала механизм действия USP53 и родственного ему фермента USP54.
Учёные выяснили, что оба фермента специфически удаляют с белков длинные полиубиквитиновые цепи. Они также идентифицировали белки, на которые действует USP53 и которые могут быть связаны с заболеванием печени, предложив таким образом путь для поиска целевой терапии таких болезней. Исследование опубликовано в Nature Chemical Biology.
Механизм действия
Учёные из MPI протестировали USP53 и USP54 на разных полиубиквитиновых цепях. Их активность проявилась на более длинных цепях: они расщепляли специфически K63-связанные полиубиквитиновые цепи (один из восьми типов цепей убиквитина).
Работа показала, что USP53 и USP54 используют разные техники "обрезки": USP53 полностью срезает K63-связанные цепи с белков-субстратов, а USP54 укорачивает их. Обе деубиквитиназы имеют дополнительный каталитический домен S2 помимо обычных сайтов S1, что усиливает их способность нацеливаться на длинные цепи.
Поиск мишени для терапии
Исследователи искали убиквитинированные белки, которые могли бы объяснить связь фермента USP53 с холестазом.
Предыдущие исследования показали, что мутации в USP53 или в белках, важных для клеточных контактов (трицеллин и LSR), могут вызывать схожие симптомы холестаза.
Учёные из MPI в сотрудничестве с командой из Роттердама использовали протеомику и специфические методы для выделения убиквитинированных белков трицеллина и LSR из клеток и подтвердили, что USP53 деубиквитинирует их. Предполагается, что неспособность удалить убиквитин с этих белков связана с болезнью.
"Наши открытия не только добавляют два новых фермента с новыми режимами активности в эту группу белков, но и предлагают, как можно идентифицировать целевую терапию для заболеваний, в которых убиквитинирование играет критическую роль", — говорит Мальте Герш.