Протеасомы – сложно организованные мультиферментные комплексы, присутствующие во всех прокариотических и эукариотических клетках, – осуществляют таргетную деградацию внутриклеточных белков. До последнего времени считалось общепринятым, что попаданию подлежащих протеасомной деградации белков в протеасому предшествует их убиквитинирование: АТР-зависимое присоединение (как правило, последовательно четырёх) остатков низкомолекулярного белка убиквитина, в котором участвуют убиквитин-активирующий фермент, убиквитин- конъюгирующий фермент и убиквитинлигаза. Меченные таким образом белки цитоплазмы и нуклеоплазмы затем подвергаются расщеплению в 26S протеасомах. Однако в последние годы становится всё более очевидным, что таким образом клетка избавляется лишь от части нежелательных белков. Многие белки могут расщепляться 20S протеасомой АТР-независимым способом и без предварительного убиквитинирования. Убиквитин-независимая деградация белков в протеасомах – относительно новое направление исследований роли убиквитин-протеасомной системы, которое уже сейчас вносит свои коррективы в существующие представления о протеасомной деградации белков и её регуляции. Одной из основных структурных предпосылок убиквитин-независимой протеасомной деградации является наличие неструктурированных областей в аминокислотных последовательностях белков, которые и обеспечивают взаимодействие с протеасомой. С учётом того, что у человека почти половина всех генов кодирует белки, содержащие определённый процент неупорядоченных участков, можно ожидать, что со временем количество белков, для которых показана убиквитин-независимая деградация, будет расти. Поскольку на долю 26S протеасом приходится всего 30%, а в клетках млекопитающих большая часть протеасом находится в виде 20S комплексов, очевидно, что убиквитин-независимый протеолиз, осуществляемый 20S протеасомой, представляет собой закономерный процесс удаления из клетки поврежденных белков и поддержания постоянного уровня внутренне неупорядоченных белков. При этом функциональная перегрузка этих частиц при старении и/или других видах патологических процессов, если она не сопровождается включением более радикальных механизмов элиминации повреждённых белков, органелл и целых клеток, имеет самые серьёзные последствия для всего организма.
Загрузить PDF:
Ключевые слова: убиквитин-протеасомная система деградации белков, протеасома, убиквитин-независимая деградация белков
Husnjak K., Elsasser S., Zhang N., Chen X., Randles L., Shi Y., Hofmann K., Walters K.J., Finley D., Dikic I. (2008) Nature, 453, 481-488. CrossRef Scholar google search
Elsasser S., Chandler-Militello D., Müller B., Hanna J., Finley D. (2004) J. Biol. Chem., 279, 26817-26822. CrossRef Scholar google search
Lasker K., Forster F., Bohn S., Walzthoeni T., Villa E., Unverdorben P. et al. (2012) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109, 1380-1387. CrossRef Scholar google search
Roessler M., Rollinger W., Mantovani-Endl L., Hagmann M.L., Palme S., Berndt P. et al. (2006) Mol. Cell. Proteomics, 5, 2092-2101. CrossRef Scholar google search
Ortega J., Heymann J.B., Kajava A.V., Ustrell V., Rechsteiner M., Steven A.C. (2005) J. Mol. Biol., 346, 1221-1227. CrossRef Scholar google search
Belogurov A. Jr., Kuzina E., Kudriaeva A., Kononikhin A., Kovalchuk S., Surina Y., Smirnov I., Lomakin Y., Bacheva A., Stepanov A. et al. (2015) FASEB J., 29, 1901-1913. CrossRef Scholar google search
Sabouny R., Fraunberger E., Geoffrion M., Ng A.C., Baird S.D., Screaton R.A., Milne R., McBride H.M., Shutt T.E. (2017) Antioxidants Redox Signaling, 27, 1447-1459. CrossRef Scholar google search
Asher G., Lotem J., Sachs L., Kahana C., Shaul Y. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 13125-13130. CrossRef Scholar google search
Jariel-Encontre I., Pariat M., Martin F., Carillo S., Salvat C., Piechaczyk M. (1995) J. Biol. Chem., 270, 11623-11627. CrossRef Scholar google search
Zhang Y., Liu S., Zuo Q., Wu L., Ji L., Zhai W., Xiao J., Chen J., Li X. (2015) Free Radic. Biol. Med., 82, 42-29. CrossRef Scholar google search
Li X., Amazit L., Long W.W., David M., Monaco J.J., O'Malley B.W. (2007) Mol. Cell, 26, 831-842. CrossRef Scholar google search
Chen X. Y., Barton L.F., Chi Y., Clurman B.E., James M., Roberts J.M. (2007) Mol. Cell, 26, 843-852. CrossRef Scholar google search
Moriishi K., Mochizuki R., Moriya K., Miyamoto H., Mori Y., Abe T., Murata S., Tanaka K.; Miyamura T., Suzuki T., Koike K., Matsuura Y. (2007) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104(5), 1661-1666. CrossRef Scholar google search
Бунеева О.А.,Гнеденко О.В.,Копылов А.Т.,Медведева М.В., Згода В.Г., Иванов А.С., Медведев А.Е. (2017) Биохимия, 82(9), 1338-1344. Scholar google search
Gatto M., Iaccarino L., Ghirardello A., Bassi N., Pontisso P., Punzi L., Shoenfeld Y., Doria A. (2013) Clinical Reviews in Allergy & Immunology, 45, 267-280. CrossRef Scholar google search
Kroeger H., Miranda E., MacLeod I., Perez J., Crowther D.C., Marciniak S.J., Lomas D.A. (2009) J. Biol. Chem., 284, 22793-22802. CrossRef Scholar google search
Hamerman J.A., Hayashi F., Schroeder L.A., Gygi S.P., Haas A.L., Hampson L., Coughlin P., Aebersold R., Aderem A. (2002) J. Immunol., 168, 2415-2422. CrossRef Scholar google search
Zhang H., Wang Y., Li J., Yu J., Pu J., Li L., Zhang H., Zhang S., Peng G., Yang F., Liu P. (2011) J. Proteome Res., 10, 4757-4768. CrossRef Scholar google search
Matsunaga T., Iguchi K., Nakajima T., Koyama I., Miyazaki T., Inoue I., Kawai S., Katayama S., Hirano K., Hokari S., Komoda T. (2001) Biochem. Biophys. Res. Communs., 287, 714-720. CrossRef Scholar google search
Baines C.P., Zhang J., Wang G., Zheng Y., Xiu J.X., Cardwell E.M., Bolli R., Ping P. (2002) Circulation Res., 90, 390-397. CrossRef Scholar google search
Sugiyama M., Sahashi H., Kurimoto E., Takata S., Yagi H., Kanai K., Sakata E., Minami Y., Tanaka K., Kato K. (2013) Biochem. Biophys. Res. Commun., 432, 141-145. CrossRef Scholar google search
Whitby F.G., Masters E.I., Kramer L., Knowlton J.R., Yao Y., Wang C.C., Hill C.P. (2000) Nature, 408, 115-120. CrossRef Scholar google search
Ortega J., Heymann J.B., Kajava A.V., Ustrell V., Rechsteiner M., Steven A.C. (2005) J. Mol. Biol., 346, 1221-1227. CrossRef Scholar google search
Lee C.S., Lee C., Hu T., Nguyen J.M., Zhang J., Martin M.V., Vawter M.P., Huang E.J., Chan J.Y. (2011) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, 8408-8413. CrossRef Scholar google search
Radhakrishnan S.K., Lee C.S., Young P., Beskow A., Chan J.Y., Deshaies R.J. (2010) Mol. Cell, 38, 17-28. CrossRef Scholar google search
Seifert U., Bialy L.P., Ebstein F., Bech-Otschir D., Voigt A., Schroter F., Prozorovski T. et al. (2010) Cell, 142, 613-624. CrossRef Scholar google search
Bochmann I., Ebstein F., Lehmann A., Wohlschlaeger J., Sixt S.U., Kloetzel P.M., Dahlmann B. (2014) J. Cell. Mol. Med., 18, 59-68. CrossRef Scholar google search
Majetschak M., Perez M., Sorell L.T., Lam J., Maldonado M.E., Hoffman R.W. (2008) Clin. Vaccine Immunol., 15, 1489-1493. CrossRef Scholar google search
Majetschak M., Zedler S., Romero J., Albright J.M., Kraft R., Kovacs E.J., Faist E., Gamelli R.L. (2010) J. Burn Care Res., 31, 243-250. CrossRef Scholar google search
Mueller O., Anlasik T., Wiedemann J., Thomassen J., Wohlschlaeger J., Hagel V. et al. (2012) J. Mol. Neurosci., 46, 509-515. CrossRef Scholar google search
Roth G.A., Moser B., Krenn C., Roth-Walter F., Hetz H., Richter S. et al. (2005) Eur. J. Clin. Investig., 35, 399-403. CrossRef Scholar google search
Sixt S.U., Adamzik M., Spyrka D., Saul B., Hakenbeck J., Wohlschlaeger J., Costabel U., Kloss A., Giesebrecht J., Dahlmann B., Peters J. (2009) Am. J. Respir. Crit. Care Med., 179(12), 1098-1106. CrossRef Scholar google search
Roth G.A., Moser B., Krenn C., Roth-Walter F., Hetz H., Richter S., Brunner M., Jensen-Jarolim E., Wolner E., Hoetzenecker K., Boltz-Nitulescu G., Ankersmit H.J. (2005) Eur. J. Clin. Invest., 35, 399-403. CrossRef Scholar google search
Lavabre-Bertrand T., Henry L., Carillo S., Guiraud I., Ouali A., Dutaud D., Aubry L., Rossi J.F., Bureau J.P. (2001) Cancer, 92, 2493-2500. CrossRef Scholar google search
Stoebner P.E., Lavabre-Bertrand T., Henry L., Guiraud I., Carillo S., Dandurand M., Joujoux J.M., Bureau J.P., Meunier L. (2005) Br. J. Dermatol., 152, 948-953. CrossRef Scholar google search
Kastle M., Reega S., Rogowska-Wrzesinska A., Grune T. (2012) Free Radic. Biol. Med., 53, 1468-1477. CrossRef Scholar google search
Brégégére F., Sorokab Y., Bismutha J., Frigueta B., Milner Y. (2003) Experimental Gerontology, 38, 619-629. CrossRef Scholar google search
Martina P., Liebl M.P., Hoppe T. (2016) Am. J. Physiol. Cell Physiol., 311, 166-178. Scholar google search
Lobanova E.S., Finkelstein S., Skiba N.P., Arshavsky V.A. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110(24) 9986-9991. CrossRef Scholar google search
Cenci S., Oliva L., Cerruti F., Milan E., Bianchi G., Raule M., Mezghrani A., Pasqualetto E., Sitia R., Cascio P. (2012) J. Leukocyte Biol., 92, 921-931. CrossRef Scholar google search
van der Lee R., Lang B., Kruse K., Gsponer J., Sánchez de Groot N., Huynen M.A., Matouschek A., Fuxreiter M., Babu M.M. (2014) Cell Rep., 8(6), 1832-1844. CrossRef Scholar google search
