Structure-function study on rpn10 monoubiquitination
- Autores: Pilar Puig Sàrries
- Directores de la Tesis: Bernat Crosas Navarro (dir. tes.), Magda Faijes Simona (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat Ramon Llull ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Josep Vilardell (presid.), Antonio Planas Sauter (secret.), David Reverter Cendrós (voc.), Gemma Marfany i Nadal (voc.), Josep Clotet (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La homeostasis celular depende, en parte, de la proteólisis regulada por el sistema Ubicuitina-Proteasoma (UPS). Esta proteólisis incluye la degradación de las proteínas defectuosas o innecesarias para la célula y consta de dos etapas. En un primer paso, moléculas de ubicuitina se unen covalentemente al grupo amino (¿-NH2) de alguna lisina del sustrato diana. Este proceso depende de la actividad enzimática de tres enzimas, E1, E2 y E3. Acto seguido, el proteasoma se encarga de su degradación. El proteasoma es un complejo multiproteico en forma de túnel de 2,5 MDa presente en el núcleo y el citoplasma de todas las células eucariotas y Archaebacteria.
La señal típica de degradación es una cadena de ubicuitinas que se forma a través de enlaces isopeptídicos entre la glicina G76 en la parte C-terminal de la molécula y la lisina K48 de la siguiente ubicuitina.
Hoy día, se han descrito tres receptores proteasomales de sustratos poliubicuitinados, Rpn10, Rpn13 y Rpn15. La subunidad Rpn10 (Rpn10 en levadura de gemación y S5a en humanos), que también se encuentra en las fracciones citosólicas, se une a las cadenas de poliubicuitina mediante el dominio UIM (Ubiquitin-interacting motif). Este dominio es esencial para la ubicuitinación del propio receptor. Las enzimas involucradas en tal modificación son Uba1 (E1), Ubc4 (E2) y Rsp5 (E3). La poliubicuitinación de Rpn10 depende de la participación de una cuarta ubicuitina ligasa, Hul5, y conlleva su degradación proteasomal. Asimismo, se ha visto que una fracción de Rpn10 está conjugada a una única molécula de ubicuitina. Este tipo de modificación post-traduccional se llama monoubicuitinación. Cuando Rpn10 está monoubicuitinada, deja de interaccionar con sustratos poliubicuitinados, afectando la actividad proteolítica del proteasoma.
Descifrar los mecanismos por los cuales Rpn10 se monoubicuitina ha sido el objetivo de esta tesis. La hipótesis inicial es que la proteína monoubicuitinada sufre un plegamiento provocado por la interacción entre la ubicuitina unida a Rpn10 y el UIM. Este plegamiento bloquearía el UIM y no permitiría la adición de nuevas ubicuitinas por parte de la ligasa Rsp5. Para intentar validar la hipótesis, hemos empezado optimizando la reacción de monoubicuitinación de Rpn10 in vitro y hemos encontrado la secuencia mínima indispensable para obtener tal monoubicuitinación. Hemos observado que la mitad N-terminal de Rsp5 es dispensable para la ubicuitinación de Rpn10 y hemos visto que el aumento de la monoubicuitinación de Rpn10 causa un defecto en el crecimiento de las células. Finalmente, hemos conseguido poliubicuitinar Rpn10 in vitro, sin la participación de Hul5, mediante una mutación en bloc de la secuencia que precede al UIM. Hemos visto que esta secuencia está intrínsecamente desestructurada y que su flexibilidad podría ser la razón por la que el UIM quedaría inaccesible cuando Rpn10 está monoubicuitinada.
Un conocimiento en profundidad del sistema ubicuitina-proteasoma es fundamental para encontrar la cura de las patologías humanas derivadas de su mal funcionamiento. El trabajo que hacemos en nuestro laboratorio es la base para que en un futuro enfermedades que parecen estar relacionadas con el UPS -enfermedades autoinmunes, neurológicas, cáncer, cardiopatías...- tengan un mejor tratamiento.
