UBA6晶体结构公布 揭示UBA6哪些突变能选择性关闭泛素化和FAT10化功能

研究UBA6与ATP或泛素样蛋白FAT10的复合物的晶体结构。这些结果为研究UBA6对泛素或FAT10与靶标蛋白的连接以及可能涉及某些肿瘤病因的下游细胞通路的个体作用提供了基础。

　　

泛素对靶蛋白的翻译后修饰会改变它们的结构、功能和/或定位。泛素化修饰是最重要的翻译后修饰之一，在许多细胞过程中发挥重要作用，是通过E1激活酶、E2 结合酶和E3连接酶的顺序酶级联进行的。过去UBA1 一直被认为是唯一激活泛素的E1，直到2007年发现了第二种泛素激活酶——这种称为UBA6的蛋白质仅存在于脊椎动物和海胆中，并且与UBA1具有 40% 的序列同源性。UBA6 是一种不寻常的E1酶，因为它具有双重特异性，能同时激活泛素和泛素样蛋白 (Ubl) FAT10（也称为泛素 D）。UBA6是唯一催化FAT10附着的E1。

由于UBA6介导的泛素化和FAT10化参与生理和病理生理环境中的各种细胞过程，因此该系统的一个或多个组件故障会导致各种疾病就不足为奇了。UBA6被发现在阿尔茨海默病患者的大脑中过度表达。肿瘤抑制蛋白p53是FAT10的底物，研究发现FAT10和p53的双负调控在控制肿瘤发生中起关键作用，这与FAT10在多种癌细胞类型中过表达的现象一致。这使UBA6成为有吸引力的潜在药物靶标，然而，UBA6 的双重特异性使这个问题复杂化。为了进一步探索UAB6的靶向抑制，有必要了解其双重特异性，并识别UAB6哪些变异导致其泛素缺陷或FAT10缺陷。

Würzburg大学Rudolf Virchow中心Hermann Schindelin教授的研究小组首次报告了UBA6与ATP或FAT10复合的晶体结构。有趣的是，他们的结构和建模研究也揭示了UBA6对泛素和FAT10的双重识别机制。另一个关键发现是识别哪些突变导致UBA6的对泛素或FAT10的选择性缺陷。Schindelin说:“这些结果为研究UBA6在下游细胞通路中泛素或FAT10激活中的个体作用提供了基础。”

该研究的一个关键是鉴定能够导致UBA6选择性FAT10缺陷或泛素缺陷的UBA6突变。具体而言，通过对 UBA6-泛素复合物建模并与 UBA1-泛素结构进行比较，确定了UBA6的E601位点在用Gln取代后，会重损害UBA6的泛素化功能同时不干扰FAT10激活。 D616A位点突变也导致UBA6介导的泛素化缺陷。这两个UBA6变体可用于研究UBA6介导的泛素化的影响。通过组合这两种变体，可以获得更有效的抑制作用。相反，UBA6-FAT10复合物的结构揭示了 FAT10的N末端和UBA6的3HB之间的相互作用，这主要由静电相互作用驱动。UBA6中的基团电荷反转突变会破坏该相互作用界面并阻止UBA6激活 FAT10。因此，UBA6电荷反转变体是研究 UBA6 介导的 FAT10 化影响的重要工具。这些突变体将成为描述 UBA6 催化的泛素化或 FAT10 化的生理后果的重要工具。 UBA6基因敲除同时会干扰这两个过程，现在可以选择性地关闭两个中的任何一个并研究由此产生的生理后果。未来需要对UBA6选择性受损突变体进行研究，以研究UBA6催化的泛素化和FAT10化在癌症中的可能联系。