Protein ubiquitinationProtein ubiquitination
Passmore, and Bardford, Biochem J, 2004
Pickart, Cell, 2004
Brzovic and Klevit, Cell Cycle, 2006
Hochstrasser, Cell, 2006
Protein ubiquitination: regulatory process influencing several aspect of eukaryoyic cell biology
Polyubiquitin (polyUb) chain: link ε-amino group of a Lys of one Ub to the C-terminal carboxyl group of the next Ub in the chain
E1-E2-E3 responsible for activating and transferring Ub to proteins
Fundamental mechanisms of Ub-chain assembly and of E1-E2-E3 regulation still not clearly understood
Ubiquitin like proteins (Ubls) 8-20 kDa
Ub 76 aa
Globular domain (4βstrands in a antiparallel βsheet +αhelix) + flexible C-terminal terminating with a gly
7 Conserved lysine residues in Ub
N.B. ISG15: ha due domini Ubl
Di-Ubiquitina
Ogni Ubl ha il suo set di E1-E2-E3
E2: Ub-conjugating enzymesE2: Ub-conjugating enzymes
Michelle et al., J Mol Evol, (2009)
Ye and Rape, Nat Rev Mol Cel Biol (2009)
Identification of phosphorylations by Cdks and CK2 kinases affecting E2 activity
Cys forms a thiolester bond to C-terminal Gly of Ub
Asn stabilizes oxyanion transition state
E1E1
E3/E3/E3E3
Multi-domain E2 classification in 17 familes reflecting structural organization of cat. dom.
B_LEU8A_ILE44
B_ILE44
B_VAL70
A_VAL70
A_LEU8
B_Cterm
Legame isopeptidico
polyUb crossilinkata by K48 sono segnale universale per la degradazione da proteasomaAdottano una CONFORMAZIONE CHIUSA in cui L8, I44 and V70 (patch idrofobico sulla superficie di una singola molecola di Ub) sono sequestrati all’interfaccia tra due molecole di Ub adiacenti
K48-linked polyUb
Diverse strutture sperimentali di Di-Ub crosslinkata K48 via NMR o X-ray e una struttura X-ray della tetra-polyUb crosslinkata via K48
Tetra-Ubiquitina crosslinkata K48
Strutture cmq dinamiche in soluzione – alcuni di questi residui potrebbero diventare accessibili per diretta interazione con fattori di riconoscimento
For example, does linkagespecificrecognition arise from differential display of theevents, ubiquitin (Ub) is engaged as a signaling molehydrophobicsurfaces or from the presence of novelcule in the form of different polyubiquitin (polyUb)linkage-specific surfaces?chains. PolyUb chains are formed by making isopep- hHR23a (human homolog of yeast Rad23a
K63-linked polyUb polyUb crosslinkata via K63 agisce come segnale regolatorio piuttosto che degradativo in molti pathway,
Adotta conformazione estesa in soluzione senza contatti diretti tra patch idrofobici
Diverse strutture sperimentali di Di-Ub crosslinkata K63 via NMR o X-ray e una struttura X-ray della tetra-polyUb crosslinkata via K63
G76K63
K48
Hydrophobic patch
Monomeric Ub
Come conseguenza a queste differente in conformazione, il segnale di riconoscimento presentato dalle due tipologie di catene è molto diverso .
Differenti modalità di interazione con gli UBA-2 domain (di hHR23a).
UBA-domain sono domini di legame per Ub – L’UBA domain di hHR23a è coinvolto nella modulazione dell’interazione tra catene di poliUb e proteasoma (alta affinità per catene poliUb linkate via K48)
IL RICONOSCIMENTO SPECIFICO DI UNA DELLE DUE CATENE HA ORIGINE DA UN DIVERSO MODO DI ESPRRE LE SUPERFICI IDROFOBICHE O DALLA PRESENZA DI NUOVI PATCH DI INTERAZIONE SULLA SUP. DELLE DUE CATENE?
Varadan R et al. 2005, Mol Cell, 18, 687-698
Non-canonical PoliUb chains
K48
K63
G76
Hydrophobic patch
K33
K29K11
K6K27
Nessuna di esse isolata finora in studi in vitro
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Lo studio delle catene non canoniche importante per:-Chiarire i meccanismi molecolari con cui avviene riconoscimento di specifiche catene di poliUb - Capire se solo le catene linkate da K48 o anche altre permettono una struttura globulare stabilizzata da interazioni non covalenti tra molecole di Ub adiacenti- La conformazione estesa di catene linkate via K63 come hp da Varadan et al. è dovuta a vincoli sterici che prevengono diretto contatto tra i patch idrofobici di due unità di Ub