Vés al contingut

Complex LUBAC: diferència entre les revisions

Afegeix enllaços
De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Exploració interactiva de l'historial
← Edició anteriorEdició següent →
Contingut suprimit Contingut afegit
VisualWikitext
Cap resum de modificació
Cap resum de modificació
Línia 14: Línia 14:
El complex LUBAC forma part de la família d’ubiquitina lligases E3 RBR (de l'anglès ''RING-between-RING'') i malgrat fer la funció de poliubiquitinació d'aquesta família enzimàtica divergeix en diversos aspectes. El més rellevat és el fet de ser la única lligasa E3 que fa un procés de poliubiquitinització lineal, és a dir, en comptes d'unir la ubiquitina amb la lisina del substrat, forma enllaços peptídics entre l'extrem C-terminal de la [[glicina]] d'un monòmer d'ubiquitina amb l'extrem amino-terminal de la [[metionina]] (el M1 ''linkage'') del monòmer següent.<ref name=":3">{{Ref-publicació|article=Activation of the IκB Kinase Complex by TRAF6 Requires a Dimeric Ubiquitin-Conjugating Enzyme Complex and a Unique Polyubiquitin Chain|publicació=Cell|llengua=en|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867400001264|volum=103|exemplar=2|data=2000-10-13|pàgines=351–361|doi=10.1016/S0092-8674(00)00126-4|issn=0092-8674}}</ref>
El complex LUBAC forma part de la família d’ubiquitina lligases E3 RBR (de l'anglès ''RING-between-RING'') i malgrat fer la funció de poliubiquitinació d'aquesta família enzimàtica divergeix en diversos aspectes. El més rellevat és el fet de ser la única lligasa E3 que fa un procés de poliubiquitinització lineal, és a dir, en comptes d'unir la ubiquitina amb la lisina del substrat, forma enllaços peptídics entre l'extrem C-terminal de la [[glicina]] d'un monòmer d'ubiquitina amb l'extrem amino-terminal de la [[metionina]] (el M1 ''linkage'') del monòmer següent.<ref name=":3">{{Ref-publicació|article=Activation of the IκB Kinase Complex by TRAF6 Requires a Dimeric Ubiquitin-Conjugating Enzyme Complex and a Unique Polyubiquitin Chain|publicació=Cell|llengua=en|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867400001264|volum=103|exemplar=2|data=2000-10-13|pàgines=351–361|doi=10.1016/S0092-8674(00)00126-4|issn=0092-8674}}</ref>


A més una característica del LUBAC és que està constituït per diversos dominis que duen a terme funcions pròpies tant de la lligasa E2 com de la lligasa E3, sent així qui determina el tipus d'enllaç en les cadenes, i finalment també destaca per estar format per tres subunitats diferents, tal com s'ha mencionat anteriorment.
A més una característica del LUBAC és que està constituït per diversos dominis que duen a terme funcions pròpies tant de la lligasa E2 com de la lligasa E3, sent així qui determina el tipus d'enllaç en les cadenes<ref>{{Ref-publicació|cognom=Walczak|nom=Henning|cognom2=Iwai|nom2=Kazuhiro|cognom3=Dikic|nom3=Ivan|article=Generation and physiological roles of linear ubiquitin chains|publicació=BMC Biology|llengua=En|url=https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1741-7007-10-23#Sec1|volum=10|exemplar=1|data=2012/12|doi=10.1186/1741-7007-10-23#sec1|issn=1741-7007}}</ref>, i finalment també destaca per estar format per tres subunitats diferents, tal com s'ha mencionat anteriorment.


L’activitat catalítica del complex LUBAC es concentra a la subestructura HOIP, mentre que les subunitats SHARPIN i HOIL-1L no són rellevants en el l’activitat, però tenen importància en un context cel·lular. Aquestes dues subunitats són imprescindibles per a la localització i l’especificitat del substrat, i també s’han relacionat amb processos d’activació del complex. La unió de les tres subunitats alliberaria una auto inhibició de la subunitat HOIL-1L, permetent l'activitat del LUBAC. La presència de domini PUB a l’extrem N-terminal de la subunitat HOIP permet al complex la interacció amb OTULIN i SPATA2, els quals es relacionen directa o indirectament a desubiquitinases (DUBs). Això explicaria un procés de regulació per contrarestar l’activitat de la E3 ligasa. Diversos processos específics de proteòlisi també tenen capacitat de regular l’activitat catalítica del complex LUBAC.<ref name=":0" /><ref name=":1">{{Ref-publicació|cognom=Kirisako|nom=Takayoshi|cognom2=Kamei|nom2=Kiyoko|cognom3=Murata|nom3=Shigeo|cognom4=Kato|nom4=Michiko|cognom5=Fukumoto|nom5=Hiromi|article=A ubiquitin ligase complex assembles linear polyubiquitin chains|publicació=The EMBO journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17006537/|volum=25|exemplar=20|data=2006-10-18|pàgines=4877–4887|doi=10.1038/sj.emboj.7601360|issn=0261-4189|pmc=PMC1618115|pmid=17006537}}</ref><ref>{{Ref-publicació|cognom=Walczak|nom=Henning|cognom2=Iwai|nom2=Kazuhiro|cognom3=Dikic|nom3=Ivan|article=Generation and physiological roles of linear ubiquitin chains|publicació=BMC Biology|llengua=En|url=https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1741-7007-10-23|volum=10|exemplar=1|data=2012|pàgines=23|doi=10.1186/1741-7007-10-23|issn=1741-7007|pmc=PMC3305636|pmid=22420778}}</ref>
L’activitat catalítica del complex LUBAC es concentra a la subestructura HOIP, mentre que les subunitats SHARPIN i HOIL-1L no són rellevants en el l’activitat, però tenen importància en un context cel·lular. Aquestes dues subunitats són imprescindibles per a la localització i l’especificitat del substrat, i també s’han relacionat amb processos d’activació del complex. La unió de les tres subunitats alliberaria una auto inhibició de la subunitat HOIL-1L, permetent l'activitat del LUBAC. La presència de domini PUB a l’extrem N-terminal de la subunitat HOIP permet al complex la interacció amb OTULIN i SPATA2, els quals es relacionen directa o indirectament a desubiquitinases (DUBs). Això explicaria un procés de regulació per contrarestar l’activitat de la E3 ligasa. Diversos processos específics de proteòlisi també tenen capacitat de regular l’activitat catalítica del complex LUBAC.<ref name=":0" /><ref name=":1">{{Ref-publicació|cognom=Kirisako|nom=Takayoshi|cognom2=Kamei|nom2=Kiyoko|cognom3=Murata|nom3=Shigeo|cognom4=Kato|nom4=Michiko|cognom5=Fukumoto|nom5=Hiromi|article=A ubiquitin ligase complex assembles linear polyubiquitin chains|publicació=The EMBO journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17006537/|volum=25|exemplar=20|data=2006-10-18|pàgines=4877–4887|doi=10.1038/sj.emboj.7601360|issn=0261-4189|pmc=PMC1618115|pmid=17006537}}</ref><ref>{{Ref-publicació|cognom=Walczak|nom=Henning|cognom2=Iwai|nom2=Kazuhiro|cognom3=Dikic|nom3=Ivan|article=Generation and physiological roles of linear ubiquitin chains|publicació=BMC Biology|llengua=En|url=https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1741-7007-10-23|volum=10|exemplar=1|data=2012|pàgines=23|doi=10.1186/1741-7007-10-23|issn=1741-7007|pmc=PMC3305636|pmid=22420778}}</ref>
Línia 39: Línia 39:
Consta de 1072 aminoàcids i presenta dos dominis principals: el PUB i l'UBA. El primer dels dos conforma des de l'aminoàcid 71 fins al 142, i és un domini que s'ha detectat en altres proteïnes també relacionades amb la degradació de substrats al [[proteasoma]] i s'encarrega d'interaccionar amb l'enzim VCP<ref>{{Ref-web|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/cddsrv.cgi?uid=cl15262|títol=NCBI CDD Conserved Protein Domain PUB|consulta=2018-10-20|nom=NIH/NLM/NCBI/IEB/CDD|cognom=group|llengua=en}}</ref> . D'altra banda, en el domini UBA és on es dona la interacció amb el domini UBL de la subunitat HOIL 1L, i es troba des de l'aminoàcid 564 fins al 615.
Consta de 1072 aminoàcids i presenta dos dominis principals: el PUB i l'UBA. El primer dels dos conforma des de l'aminoàcid 71 fins al 142, i és un domini que s'ha detectat en altres proteïnes també relacionades amb la degradació de substrats al [[proteasoma]] i s'encarrega d'interaccionar amb l'enzim VCP<ref>{{Ref-web|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/cddsrv.cgi?uid=cl15262|títol=NCBI CDD Conserved Protein Domain PUB|consulta=2018-10-20|nom=NIH/NLM/NCBI/IEB/CDD|cognom=group|llengua=en}}</ref> . D'altra banda, en el domini UBA és on es dona la interacció amb el domini UBL de la subunitat HOIL 1L, i es troba des de l'aminoàcid 564 fins al 615.


La subunitat HOIP actua com a lligasa E3 i s’encarrega de formar cadenes lineals de poliubiquitina i per tant, en la seva estructura hi ha [[Dit de zinc|dits de zinc]] per a realizar aquesta funció, que en total en son sis: tres d’ells del tipus RanBP2, que regulen la interacció amb la ubiqüitina, i els altres tres del tipus RING. Els dominis RING1 i IBR s'encarreguen de catalitzar el pas de la ubiquitina a la E2, i posteriorment el RING2 duu a terme la unió final de la ubiquitina amb l'extrem N-terminal del substrat.
La subunitat HOIP actua com a lligasa E3 i s’encarrega de formar cadenes lineals de poliubiquitina i per tant, en la seva estructura hi ha [[Dit de zinc|dits de zinc]] per a realizar aquesta funció, que en total en son sis: tres d’ells del tipus RanBP2, que regulen la interacció amb la ubiqüitina, i els altres tres del tipus RING. Els dominis RING1 i IBR s'encarreguen de catalitzar el pas de la ubiquitina des de la lligasa E2 fins al RING2, i posteriorment el RING2 duu a terme la unió final de la ubiquitina amb l'extrem N-terminal del substrat.

Pel que fa a l'estructura secundària, en aquesta proteïna hi predomina la conformació d'[[hèlix alfa]], de la qual hi ha unes 33 seqüències d'entre 22 i 3 aminoàcids cadascuna, i també 21 seqüències de conformació [[làmina beta]] d'entre 3 i 8 aminoàcids.


=== HOIL-1L ===
=== HOIL-1L ===

Revisió del 01:54, 21 oct 2018

El complex LUBAC, (en anglès: Linear Ubiquitination Assembly Complex), és un complex d’ubiquitina lligasa (E3) que catalitza la conjugació lineal d’ubiquitina en les determinades dianes proteiques. La funció principal d’aquest complex és realitzar modificacions post-traduccionals que permeten o bé marcar les proteïnes per a la seva degradació a través de proteosomes o alterar la localizació de la proteïna dins la cèl·lula o, forçar o impedir diferents interaccions interproteiques. Es tracta d’un complex heteromultimèric format per tres subunitats diferents anomenades HOIL-1L, HOIP, i SHARPIN, enllaçades entre elles.

Ubiquitinació

En la ubiquitinació, l'enzim activador d'ubiquitina (E1) la transfereix a l'enzim conjugant (E2). La ubiquitina ligasa (E3) transfereix les molècules d'ubiquitina al substrat, generant cadenes lineals que intervenen en nombrosos i importants processos cel·lulars.

La ubiquitinació és un procés enzimàtic de modificació post-traduccional proteica que té la funció de marcar proteïnes per a la posterior degradació de les mateixes al proteosoma, i en diversos casos també pot comportar un canvi fisiològic en el substrat.

Per a modificar una proteïna és necessari dur a terme tot un procés d’ubiquitinació, que inclou l’acció dels complexos enzimàtics E1, E2 i E3.

  1. Es produeix l'activació de la ubiquitina amb consum d'ATP mediada per l'enzim E1, ja que en el seu centre actiu hi ha una cisteïna que s'uneix mitjançant un enllaç tioèster a la glicina de l'extrem C-terminal de la ubiquitina.
  2. Es transfereix la ubiquitina del centre actiu de l'enzim E1 a l'enzim E2 a través d'una reacció molt similar a l'anterior.
  3. Les lligases E3 finalitzen el procés unint la ubiquitina amb una lisina del substrat [1] i confereixen especificitat mitjançant la selecció de la proteïna objectiu.[2] A més, el fet que la ubiquitina tingui set lisines al llarg de tota la seqüència de 76 aminoàcids permet a les lligases E3 unir ubiquitines entre elles i formar cadenes de poliubiquitina a partir de qualsevol lisina de la ubiquitina anterior.

Mecanisme de funcionament LUBAC

El complex LUBAC forma part de la família d’ubiquitina lligases E3 RBR (de l'anglès RING-between-RING) i malgrat fer la funció de poliubiquitinació d'aquesta família enzimàtica divergeix en diversos aspectes. El més rellevat és el fet de ser la única lligasa E3 que fa un procés de poliubiquitinització lineal, és a dir, en comptes d'unir la ubiquitina amb la lisina del substrat, forma enllaços peptídics entre l'extrem C-terminal de la glicina d'un monòmer d'ubiquitina amb l'extrem amino-terminal de la metionina (el M1 linkage) del monòmer següent.[3]

A més una característica del LUBAC és que està constituït per diversos dominis que duen a terme funcions pròpies tant de la lligasa E2 com de la lligasa E3, sent així qui determina el tipus d'enllaç en les cadenes[4], i finalment també destaca per estar format per tres subunitats diferents, tal com s'ha mencionat anteriorment.

L’activitat catalítica del complex LUBAC es concentra a la subestructura HOIP, mentre que les subunitats SHARPIN i HOIL-1L no són rellevants en el l’activitat, però tenen importància en un context cel·lular. Aquestes dues subunitats són imprescindibles per a la localització i l’especificitat del substrat, i també s’han relacionat amb processos d’activació del complex. La unió de les tres subunitats alliberaria una auto inhibició de la subunitat HOIL-1L, permetent l'activitat del LUBAC. La presència de domini PUB a l’extrem N-terminal de la subunitat HOIP permet al complex la interacció amb OTULIN i SPATA2, els quals es relacionen directa o indirectament a desubiquitinases (DUBs). Això explicaria un procés de regulació per contrarestar l’activitat de la E3 ligasa. Diversos processos específics de proteòlisi també tenen capacitat de regular l’activitat catalítica del complex LUBAC.[1][5][6]

Estructura

La molècula té un pes d’aproximadament 600 kD i un nombre d’aminoàcids de 5.500. Aquestes xifres suggereixen que es tracta d'un complex format, habitualment per les tres subunitats mencionades. [7] Inicialment, quan l’any 2006 es va descobrir aquest complex, es creia que únicament constava de dues subunitats RBR (en anglès, RING-in-between-RING) que contenien les proteïnes HOIP i HOIL-1L. Més endavant, però, es va poder descriure un tercer domini que també formava part d’aquest complex: la proteïna SHARPIN, encarregada d’unir ubiquitines entre sí.

HOIP és la principal d’entre les tres subunitats del LUBAC, ja que conté mecanismes suficients per ubiquitinitzar proteïnes per sí sol. Malgrat això, s’ha observat que només és capaç de dur a terme aquesta funció quan es troba unit a una de les seves dues subunitats complementàries, HOIL-1L i SHARPIN, o bé a ambdues alhora: en la subunitat HOIP aïllada es dóna una autoinhibició recíproca entre el seu domini UBA i la seva regió RBR-LDD, el que implica l’aturada de la seva activitat catalítica, de manera que HOIL-1L i SHARPIN s’encarreguen de desinhibir i reactivar les funcions d’aquesta subunitat enllaçant-se a ella.

D’aquesta manera, el domini UBA del HOIP s’uneix específicament a ambdues subunitats, formant així dos microcomplexos: el HOIL-1LUBL/HOIPUBA i el SHARPINUBL/HOIPUBA. Aquest enllaç entre HOIP i les altres dues subunitats és mediat principalment per interaccions hidrofòbiques molt específiques i per tant, essencials per a la formació d’aquests dominis. De fet, tot i que SHARPIN i HOIL-1L comparteixen una gran similitud, ja que tenen residus molt semblants o idèntics que són responsables d’aquest enllaç amb HOIP, el mode d’interacció del complex SHARPINUBL/HOIPUBA és totalment diferent que el del complex HOIL-1LUBL/HOIPUBA. Així doncs, és el domini HOIP qui adopta diferents conformacions per tal d’interaccionar amb cadascuna de les subunitats de manera específica. No obstant, també s’ha demostrat que les tres subunitats poden interactuar simultàniament, formant així un complex ternari.

Els dos dímers (LUBAC-I i LUBAC-II) són menys estables i menys eficients que el complex LUBAC que es troba com a trímer on s'estableixen interaccions entre les subunitats SHARPIN i HOIL-1.
  • HOIP enllaçat al HOIL-1: complex dimèric conegut com a LUBAC-I o HOIL-1L/HOIPUBA.
  • HOIP enllaçat al SHARPIN: complex dimèric conegut com a LUBAC-II o SHARPINUBL/HOIPUBA.
  • HOIP enllaçat a HOIL-1 i SHARPIN: complex trimèric conegut com complex de LUBAC.

D'aquestes tres conformacions possibles la més estable és la que es troba com a trímer; l'absència d'alguna de les dues subunitats (HOIL-1 o SHARPIN) provoca desestabilitat parcial en el conjunt que limita la seva efectivitat tot i que no la impedeix. L'existència de les dues conformacions dimèriques s'ha aconseguit únicament en cèl·lules cultivades in vitro.

Per tant, qualsevol disrupció d’aquestes interaccions específiques per una única mutació residual en aquests dominis reduirà la interacció entre elles i inhibirà per complet el correcte funcionament del LUBAC.

Estructura de les diferents components del LUBAC complex i senyalització dels dominis entre els que es produeixen els enllaços entre la unitat principal (HOIP) i les dues subunitats secundàries (HOIL-1L i SHARPIN). Es veu marcat també el centre catalític de la unitat HOIP on es produeix la ubiquitinació.

HOIP

La proteïna HOIP (HOIL 1- interacting protein) és coneguda amb aquest nom perquè tal com ja s’ha esmentat anteriorment, en un inici aquestes dues subunitats van ser les primeres en ser descobertes com a membres del complex LUBAC, però també es coneix amb el nom de NFR31.

Consta de 1072 aminoàcids i presenta dos dominis principals: el PUB i l'UBA. El primer dels dos conforma des de l'aminoàcid 71 fins al 142, i és un domini que s'ha detectat en altres proteïnes també relacionades amb la degradació de substrats al proteasoma i s'encarrega d'interaccionar amb l'enzim VCP[8] . D'altra banda, en el domini UBA és on es dona la interacció amb el domini UBL de la subunitat HOIL 1L, i es troba des de l'aminoàcid 564 fins al 615.

La subunitat HOIP actua com a lligasa E3 i s’encarrega de formar cadenes lineals de poliubiquitina i per tant, en la seva estructura hi ha dits de zinc per a realizar aquesta funció, que en total en son sis: tres d’ells del tipus RanBP2, que regulen la interacció amb la ubiqüitina, i els altres tres del tipus RING. Els dominis RING1 i IBR s'encarreguen de catalitzar el pas de la ubiquitina des de la lligasa E2 fins al RING2, i posteriorment el RING2 duu a terme la unió final de la ubiquitina amb l'extrem N-terminal del substrat.

Pel que fa a l'estructura secundària, en aquesta proteïna hi predomina la conformació d'hèlix alfa, de la qual hi ha unes 33 seqüències d'entre 22 i 3 aminoàcids cadascuna, i també 21 seqüències de conformació làmina beta d'entre 3 i 8 aminoàcids.

HOIL-1L

És una proteïna codificada pel gen RBCK1 situat en la posició 13 del braç curt del cromosoma 20 del genotip humà, i és la isoforma més expressada en l'organisme de la HOIL 1, de la que se'n diferencia per ser més llarga.

El nom de la subunitat HOIL-1L (de l'anglès: haem-oxidized iron-regulatory protein 2 ubiquitin ligase-1) prové d'una de les seves funcions principals; la d'actuar com a lligasa E3 per a la proteïna oxidada IREB2 gràcies al seu grup hemo i a l'oxigen que la fan susceptible a l'addició d'ubiquitines.Un altre nom amb la que és coneguda aquesta subunitat és el de RBCK1 (RanBP-type and C3HC4-type zinc finger-containing protein 1) que fa referència als dits de zinc que presenta, els quals són quatre en total.

Tres d'ells són del tipus RING (Really interesting new gene), caracteritzats per presentar el motiu d'aminoàcids C3HC4 format per tres cisteïnes (Cys), una histidina (Hys) i quatre cisteïnes (Cys) amb la funció final d'ubiquitinitzar substrats a través de la interacció amb cations de zinc (Zn2+).

A més, dins el grup RING, la proteïna HOIL-1L, igual que la HOIP, és del tipus RBR, i presenta tres dominis RING d'unió a Zn2+: el primer és el RING1 N-terminal que es troba des de l'aminoàcid 282 al 327 de la cadena polipeptídica, el segon és un IBR central (central in-between RING) el qual s'uneix a dos àtoms de zinc i conforma la seqüència d'aminoàcids que va des del 362 fins al 411, i finalment el domini RING2 C-terminal, que es troba des de l'aminoàcid 437 fins al 463. [9]

El quart dit de zinc es tracta de l'NZF (NPL4 Zinc Finger), que consta de 30 aminoàcids i que s'uniex al cató de zinc mitjançant quatre cistïnes.[10]

El HOIL-1L s'uneix al domini UBA del HOIP per l'extrem N-terminal del domini UBL (en anglès: ubiquitin-like), ja que aquest és un motiu protèic d'unió que confereix al complex una conformació globular que el fa resistent a la dissociació i li proporciona molta estabilitat.

Forma aproximadament un 9,3% del pes molecular del complex, que correspon a 56,1 kDa, i la cadena peptídica consta de 510 aminoàcids que conformen una estructura terciària amb set làmines beta, tres hèlixs alfa, un gir de tres aminoàcids i una superhèlix de 29 aminoàcids.[11]

SHARPIN

Esquematització del domini PH de la subunitat SHARPIN des de l'amino àcid 1 al 127 on es poden apreciar diferents hèlixs alfa així com làmines beta. Aquesta esquematitazció s'ha realitzat utilitzant el software de www.rcsb.org.

És una proteïna codificada pel gen Sharpin situat al braç llarg del cromosoma 8 en el cariotip humà, concretament en la posició 144. Consta de 387 amino àcids i d'un pes aproximat de 40000 Da que conté un domini UBL (entre els amino àcids 219 i 688) per on es duu a terme l'enllaç amb la subunitat HOIP. A més a més presenta dits de zinc entre els amino àcids 348-77. Aquesta proteïna està constituïda per dotze làmines beta (situades entre els amino àcids 7-11, 20-30, 40-48, 56-60, 70-73, 77-83, 86-90, 99-105, 219-226, 239-244, 268-271 i 293-299), set hèlixs alfa (situades entre els amino àcids 12-15, 31-33, 74-76, 106-119, 250-261, 265-267 i 283-285) i un únic gir entre els amino àcids 3-5[12].

El nom d'aquesta unitat proteica nom prové de l'angles Shank-Associated Rh Domain-Interacting Protein.[13] La seva principal funció dins el complex és la d'unir els pèptids d'ubiquitina entre ells i la d'evitar el procés apoptòtic de la cèl·lula. La presència de la subunitat SHARPIN dins el complex LUBAC s'ha descobert recentment i s'ha demostrat que aquesta inhibeix l'apoptosis en cèl·lules reproduides in vitro i in vivo a través de diferents vies. La coexpressió del SHARPIN i el HOIP promou la unbiquinació linear del NEMO, un adaptador de les IκB quinasses que suposa una subseqüent activació de la senyal NF-κB, un factor nuclear potenciador de les cagenes lleugeres kappa de les cèl·lules B activades que és considerat un dels substrats més importants del complex LUBAC a causa de la seva gran afinitat amb el centre catalític. Ha estat demostrat que els polipèptids d'ubiquitina contribueixen a la regulació del NF-κB, encarregat de regular les respostes del sistema immunitari així com de la supervivència cel·lular; l'absència de SHARPIN provoca l'apoptosi cel·lular majoritàriament mitjançant la via Capase-8, la seva proliferació i desenvolupament.

Aquesta unitat proteica és de gran interès dins el complex ja que presenta una estructura molt semblant en la seva regió C-terminal amb la regió N-terminal de la subunitat HOIL-1L (comparteixen els dominis LTM, UBL i NZF, aquest últim encarregat de dur a terme els enllaços entre les ubiquitines), pel que el seu sistema de funcionament és relativament semblant.[14]

Funcions

La ubiquitinació de diversos substrats per l’acció del LUBAC provoquen l’activació de vies metabòliques rellevants per al correcte funcionament cel·lular. La via metabòlica del NF-kB constitueix la funció més rellevant que regula el LUBAC fins ara coneguda.

Regulació de NF-kB

Regulació de la via metabòlica NF-kB. S'observa l'acció de les cadenes d'ubiquitina sobre la proteïna NEMO. La presència de Lys63-Ub i de Met1-Ub en una mateixa cadena facilita la unió de la cadena al receptor.

El NEMO, un component del complex IkB quinasa, és un substrat del LUBAC. La ubiquitinació de la proteïna NEMO constitueix un procés d'activació del complex proteic NF-kB. La regulació de la via NF-kB es duu a terme mitjançant el control del procés d’ubiquitinació de cadenes lineals Met1-Ub.[1][15]

Les cadenes Met1-Ub interaccionen amb un ampli nombre de receptors, incloent receptors de citocinina o receptors d’antígens específics. Aquestes cadenes són creades pel LUBAC davant la recepció de senyals al NZF de la subunitat SHARPIN. La conjugació de Met1-uB, juntament amb les cadenes de poliubiquitina no lineals Lys63-Ub, faciliten l’activació de dos complexes quinasa Ub-activades, una d’elles activada per la proteïna NEMO ubiquitinada amb la cadena Met1-Ub. Les quinases activades, entre d’altres funcions, fosforilen l’inhibidor IkBα i el marquen per a la degradació al proteosoma. L’IkBα inhibeix l’activitat del NF-kB. D’aquesta manera, el NF-kB pot actuar engegant la transcripció dels gens corresponents. Aquesta via metabòlica incideix en respostes inmunitàries i contra l’estrès, així com processos d’inflamació. La regulació del procés implica també una via de retorn, de manera que si es presenta un excés de NF-kB, el mateix LUBAC es veu contrarestat per l’activitat de les deubiquitinases (DUB) i es redueix la sortida final de Met1-Ub. Es pot dir que s’estableix un equilibri de Met1-Ub.[1][9][16]

La complexitat del LUBAC genera un gran seguit d’incògnites sobre les funcions del complex. Actualment, s’han trobat diverses funcions específiques de les subunitats. En el cas del HOIL-1L, s'ha descrit la seva importància en vies metabòliques com són la regualció del cicle cel·lular, l'emmagatzematge de ferro i l'adaptació de la cèl·lula a la hipòxia en tumors de creixement ràpid. [3][7][15]

Els components del LUBAC i la seva activitat catalítica són necessaris per evitar un procés d’apoptosi no regulat. Estudis recents indiquen que el LUBAC té un paper crucial en la regulació de processos d'apoptosi cel·lular.[1][14]

Trastorns relacionats

Les cadenes lineals generades al complex LUBAC tenen un paper essencial en l'activació de la senyalització NF-kB en resposta als estímuls inflamatoris. Per a que es produeixi l’activació total d’aquesta via, són completament necessaris cadascun dels tres components del LUBAC, ja que la pèrdua individual de qualsevol d’aquests dominis comporta greus efectes de tipus cel·lular, així com efectes dependents d’estímuls específics.

D’aquesta manera, la importància de regular el complex NF-kB rau en que és necessari per al sistema immunitari, i si es troba en excés, en humans pot provocar defectes autosòmics associats principalment a immunodeficiències i autoinflamacions, així com a altres trastorns addicionals com ara la malaltia del Parkinson i linfomes de cèl·lules B, en què els pacients desenvolupen processos de malaltia atípics.[17]

Autoinflamació i immunodeficiència

En pacients amb deficiències al LUBAC, ja sigui causades per mutació o per qualsevol altre procés anòmal, l'autoinflamació es caracteritza per una febre recurrent amb un augment simultani del fetge i de la melsa (hepatosplenomegàlia), així com una inflamació dels ganglis limfàtics, ja a una edat primerenca. D’aquesta manera, aquests pacients són propensos a les infeccions recurrents i a respostes antivirals anormals, ja que les seves cèl·lules presenten una alteració en l'activació de la via NF-κB.[16]

Absència de SHARPIN

Especificament, una deficiència de la subunitat SHARPIN ha demostrat produir en ratolins una activació alterada del complex IKK que resulta en un mal funcionament de l'activació de la via mencionada anteriorment, NF-κB, en les cèl·lules B, macròfags i fibroblasts embrionaris. Aquesta deficiència pot venir provocada tant per un dèficit en la síntesi d'aquesta subunitat com per una mutació que deixa inactiu el centre catalític per on es du a terme l'ubiquinació. Això es pot demostrar ja que els ratolins amb una clara deficiència de SHARPIN presenten una combinació d'hiperplàsia epidèrmica i inflamació amb la presència d'òrgans apoptòtics en queratinòcits i augment de la mort cel·lular a la pell. Aquests fenòmens s'han relacionat amb la incontinentia pigmenti [18] (IP), una displàsia ectodèrmica, rara, multisistèmica i dominant lligada al cromosoma X que resulta letal per als homes i és present en les dones durant el període neonatal.

Trastorns tumorals i càncers

Una gran varietat de càncers, incloent tumors colorectals i carcinomes pancreàtics i pulmonars, són propensos a desenvolupar-se degut a una interrupció dels esdeveniments d'ubiquitinació. Concretament, en els pulmons, la ubiqüitina juga un paper crític en l'homeòstasi i la malaltia, ja que intervé en l'adaptació a la hipòxia i la regulació del balanç iònic i del transport fluït en la fibrosi quística. La interrupció de les vies dependents d’aquesta molècula contribueix a la malaltia pulmonar obstructiva crònica, la susceptibilitat a les infeccions respiratòries, la lesió pulmonar aguda i la hipertensió pulmonar, entre d’altres.[16]

Referències

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Rittinger, Katrin; Ikeda, Fumiyo «Linear ubiquitin chains: enzymes, mechanisms and biology». Open Biology, 7, 4, 26-04-2017. DOI: 10.1098/rsob.170026. ISSN: 2046-2441. PMC: PMC5413910. PMID: 28446710.
  2. ↑ Zamudio-Arroyo, José Manuel; Peña-Rangel, María Teresa; Riesgo-Escovar, Juan Rafael «La ubiquitinación: un sistema de regulación dinámico de los organismos». TIP. Revista especializada en ciencias químico-biológicas, 15, 2, 2012-12, pàg. 133–141. ISSN: 1405-888X.
  3. ↑ 3,0 3,1 «Activation of the IκB Kinase Complex by TRAF6 Requires a Dimeric Ubiquitin-Conjugating Enzyme Complex and a Unique Polyubiquitin Chain» (en anglès). Cell, 103, 2, 13-10-2000, pàg. 351–361. DOI: 10.1016/S0092-8674(00)00126-4. ISSN: 0092-8674.
  4. ↑ Walczak, Henning; Iwai, Kazuhiro; Dikic, Ivan «Generation and physiological roles of linear ubiquitin chains» (en anglès). BMC Biology, 10, 1, 2012/12. DOI: 10.1186/1741-7007-10-23#sec1. ISSN: 1741-7007.
  5. ↑ Kirisako, Takayoshi; Kamei, Kiyoko; Murata, Shigeo; Kato, Michiko; Fukumoto, Hiromi «A ubiquitin ligase complex assembles linear polyubiquitin chains». The EMBO journal, 25, 20, 18-10-2006, pàg. 4877–4887. DOI: 10.1038/sj.emboj.7601360. ISSN: 0261-4189. PMC: PMC1618115. PMID: 17006537.
  6. ↑ Walczak, Henning; Iwai, Kazuhiro; Dikic, Ivan «Generation and physiological roles of linear ubiquitin chains» (en anglès). BMC Biology, 10, 1, 2012, pàg. 23. DOI: 10.1186/1741-7007-10-23. ISSN: 1741-7007. PMC: PMC3305636. PMID: 22420778.
  7. ↑ 7,0 7,1 Rodgers, Mary A.; Bowman, James W.; Fujita, Hiroaki; Orazio, Nicole; Shi, Mude «The linear ubiquitin assembly complex (LUBAC) is essential for NLRP3 inflammasome activation». The Journal of Experimental Medicine, 211, 7, 30-06-2014, pàg. 1333–1347. DOI: 10.1084/jem.20132486. ISSN: 1540-9538. PMC: PMC4076580. PMID: 24958845.
  8. ↑ group, NIH/NLM/NCBI/IEB/CDD. «NCBI CDD Conserved Protein Domain PUB» (en anglès). [Consulta: 20 octubre 2018].
  9. ↑ 9,0 9,1 Stieglitz, Benjamin; Morris‐Davies, Aylin C.; Koliopoulos, Marios G.; Christodoulou, Evangelos; Rittinger, Katrin «LUBAC synthesizes linear ubiquitin chains via a thioester intermediate» (en anglès). EMBO reports, 13, 9, 01-09-2012, pàg. 840–846. DOI: 10.1038/embor.2012.105. ISSN: 1469-221X. PMID: 22791023.
  10. ↑ «NZF Protein Domain | Ubiquitin Binding | CST» (en anglès). [Consulta: 20 octubre 2018].
  11. ↑ «RBCK1 - RanBP-type and C3HC4-type zinc finger-containing protein 1 - Homo sapiens (Human) - RBCK1 gene & protein» (en anglès). [Consulta: 14 octubre 2018].
  12. ↑ «SHARPIN - Sharpin - Homo sapiens (Human) - SHARPIN gene & protein» (en anglès). [Consulta: 20 octubre 2018].
  13. ↑ «OCA Atlas for 4EMO». [Consulta: 13 octubre 2018].
  14. ↑ 14,0 14,1 Ikeda, Fumiyo; Deribe, Yonathan Lissanu; Skånland, Sigrid S.; Stieglitz, Benjamin; Grabbe, Caroline «SHARPIN forms a linear ubiquitin ligase complex regulating NF-κB activity and apoptosis» (en anglès). Nature, 471, 7340, 2011-03, pàg. 637–641. DOI: 10.1038/nature09814. ISSN: 0028-0836.
  15. ↑ 15,0 15,1 Niu, Jixiao; Shi, Yuling; Iwai, Kazuhiro; Wu, Zhao-Hui «LUBAC regulates NF-κB activation upon genotoxic stress by promoting linear ubiquitination of NEMO». The EMBO Journal, 30, 18, 14-09-2011, pàg. 3741–3753. DOI: 10.1038/emboj.2011.264. ISSN: 0261-4189. PMC: PMC3173792. PMID: 21811235.
  16. ↑ 16,0 16,1 16,2 Brazee, Patricia; Dada, Laura A.; Sznajder, Jacob I. «Role of Linear Ubiquitination in Health and Disease». American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology, 54, 6, 2016-6, pàg. 761–768. DOI: 10.1165/rcmb.2016-0014TR. ISSN: 1044-1549. PMC: PMC4942223. PMID: 26848516.
  17. ↑ Tokunaga, F. «Linear ubiquitination-mediated NF- B regulation and its related disorders» (en anglès). Journal of Biochemistry, 154, 4, 21-08-2013, pàg. 313–323. DOI: 10.1093/jb/mvt079. ISSN: 0021-924X.
  18. ↑ RESERVADOS, INSERM US14 -- TODOS LOS DERECHOS. «Orphanet: Incontinentia pigmenti» (en castellà). [Consulta: 20 octubre 2018].
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Complex_LUBAC&oldid=20412033»