Определение субстратной специфичности убиквитин-специфичных протеаз

Учёные из Токийского технологического института открыли уникальный молекулярный механизм, ответственный за предпочтение субстрата у убиквитин-специфичных протеаз (USP).

Убиквитин — это небольшой высококонсервативный регуляторный белок эукариот. Он может присоединяться к остаткам лизина (Lys) внутриклеточных белков, а также к одному из семи остатков Lys других молекул убиквитина, формируя полиубиквитиновые цепи. Тип сигнала зависит от того, какой именно Lys используется для образования цепи. Например, цепи, связанные через Lys48, направляют белки на деградацию в протеасоме, а цепи, связанные через Lys63, регулируют такие процессы, как транспорт белков и репарация ДНК.

Этот процесс обратим благодаря деубиквитинирующим ферментам, которые могут проявлять разную специфичность к типам цепей. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе предпочтения Lys48-связанных цепей, оставались малоизученными.

Группа профессора Масаюки Комады исследовала фермент USP25, который в этом исследовании продемонстрировал предпочтение к расщеплению именно Lys48-связанных цепей. USP25 содержит два тандемных убиквитин-взаимодействующих мотива (UIM), представляющих собой α-спирали из 20 аминокислот.

Ключевые результаты:

• Тандемные UIM не только усиливают изопептидазную активность USP25, но и определяют его предпочтительное расщепление Lys48-связанных цепей.
• Предпочтительное связывание UIM с Lys48-цепями играет ключевую роль. Замена UIM в USP25 на мотивы других белков, специфичных к Lys48-цепям, значительно сместила предпочтение фермента от Lys48 к Lys63-связям.

Это первое описание случая, когда субстратная специфичность деубиквитиназы к Lys48-связанным цепям определяется её UIM. Учёные предполагают, что UIM удерживают Lys48-цепи в непосредственной близости от активного центра фермента, что и обеспечивает специфичность. Для подтверждения этой модели необходимы будущие структурные исследования комплекса USP25 с Lys48-связанной убиквитиновой цепью.