軍事醫學科學院Cell子刊揭示蛋白酶體調控機制
日期:2015-02-09 09:05:47
來自軍事醫學科學院生物工程研究所的研究人員證實,c-Abl非受體酪氨酸激酶通過控制蛋白酶體PSMA7亞基的泛素化降解調節了蛋白酶體的豐度。研究結果發布在2月3日的《Cell Reports》雜志上。
軍事醫學科學院生物工程研究所的曹誠(Cheng Cao)研究員和劉萱(Xuan Liu)博士是這篇論文的共同通訊作者。曹誠研究員的主要研究方向為細胞的分子生物學、病毒-宿主相互作用及疫苗。迄今已在Molecular Cell等國際核心期刊發表論文20篇。
泛素-蛋白酶體降解途徑是細胞內蛋白質活性調節的重要手段,在許多生物學過程中發揮重要作用。細胞內絕大多數蛋白質都通過蛋白酶體降解,并借此調控細胞周期、細胞凋亡、胚胎發育、染色質穩定性、抗原提呈、基因轉錄以及DNA損傷修復等生命過程。研究表明,當受到外界刺激或者由于自身生長特點導致細胞的生理狀態發生改變時,蛋白酶體介導的迅速且不可逆的特異性蛋白質降解作用可為細胞打破舊的胞內調節網絡秩序,建立新秩序的基礎。泛素依賴的蛋白酶體降解途徑失調會導致許多功能的紊亂,包括惡性腫瘤的發生、神經退行性疾病及系統性自身免疫疾病等。
完整的26S蛋白酶體復合物的分子量約2000kDa,由20S核心復合物(core particle,CP)和19S或11S調節復合物(regulatory particle,RP)組成。20S核心復合物分子量約為700 kDa,由四個同軸的、聚合成環狀的七聚體(7個亞基)壘疊形成中空的桶狀結構。蛋白酶體的組裝和成熟過程十分的復雜。此外,蛋白酶體的豐度也受到蛋白酶體周轉(turnover)的高度調控。
c-Abl非受體酪氨酸激酶在哺乳動物細胞中廣泛表達,通過NLS和NES在細胞核和細胞質之間活躍穿梭。c-Abl在不同的亞細胞結構定位具有相應的生物學功能,通過蛋白質-蛋白質、蛋白質-DNA之間的相互作用及其激酶活性在細胞增殖、凋亡、DNA損傷修復以及細胞粘附、遷移等過程中發揮重要的調控作用。
PSMA7是人類20S蛋白酶體的α4亞基,有248個氨基酸殘基組成,在蛋白酶體的組裝及亞細胞定位等方面具有十分重要的作用。在以往的研究中,曹誠課題組證實c-Abl/Arg酪氨酸激酶可以直接與PSMA7亞基相互作用并使之發生酪氨酸磷酸化。
在這篇新文章中,研究人員進一步證實PSMA7亞基會遭受泛素-蛋白酶體降解。c-Abl/Arg非受體酪氨酸激酶介導的PSMA7 Y106位點磷酸化,可以抑制PSMA7的泛素-蛋白酶體途徑降解。BRCA1特異性地充當了PSMA7泛素化的E3泛素連接酶。c-Abl/Arg通過控制PSMA7亞基供應調控了細胞蛋白酶體的豐度。研究人員證實在c-Abl/Arg RNAi抑制或c-abl/arg缺陷細胞中PSMA7水平下調可導致蛋白酶體豐度下降。響應氧化應激c-Abl介導的蛋白酶體水平上調可以補償活性氧(ROS)誘導的蛋白酶體活性受損。
新研究提供了有關Abl激酶調控蛋白酶體復合物生物合成和穩態分子機制的一些新認識,這對于了解一些相關疾病和病理狀態具有重要的意義。
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