Миднолин обеспечивает убиквитиннезависимую деградацию белков

У млекопитающих существует особая группа транскрипционных факторов, которые кодируются так называемыми генами немедленного и раннего ответа (immediate-early genes, IEG). Такие транскрипционные факторы вовлечены в ответ на факторы роста; они участвуют в передаче нервных и иммунных стимулов. Считанные с этих генов мРНК накапливаются в клетке буквально за минуты, и транслированные с них белки разрушаются тоже очень быстро. Авторы новой работы, опубликованной в Science, разобрались, какие механизмы обеспечивают быструю динамику факторов из числа IEG.

Ученые предположили, что быстрое исчезновение белков IEGs обусловлено их очень быстрым разрушением. С помощью CRIPSR-Cas9-скрининга они провели поиск генов, которые контролируют стабильность белков IEG. Скрининг показал, что протеасомному разрушению белков IEG способствует малоизученный белок миднолин, причем эти белки относятся к разным семействам и имеют разную структуру, например, c-Fos, FosB, EGR1 и NR4A1. Чтобы идентифицировать другие мишени миднолина, ученые применили глобальный анализ стабильности белков (global protein stability, GPS) к открытым рамкам считывания. Таким способом они охарактеризовали изменения стабильности примерно 12 тысяч белков человека. Оказалось, что, помимо перечисленных транскрипционных факторов, миднолин опосредует деградацию IRF4, NeuroD1, PAX8, GATA1 и многих факторов транскрипции, специфичных для конкретного типа клеток. Сами факторы транскрипции функционируют в ядре, и там же локализуется миднолин.

Исследователи показали, что повышенная экспрессия миднолина приводит к протеасомной деградации его мишеней по механизму, который не требует участия убиквитина: замена остатков лизина, к которым присоединяется убиквитин, в ряде мишеней миднолина не приводила к снижению их деградации. Кроме того, миднолин-опосредованная деградация была невозможна при ингибировании протеасом, но не убиквитинлигаз. Сам миднолин в своей структуре не содержит доменов, характерных для E3-убиквитинлигаз, а его взаимодействие с белком-мишенью обусловлено доменом Catch. Этот домен связывается с неструктурированными участками белков, которые при взаимодействии с ним способны формировать β-цепи. Затем миднолин, связавшийся с мишенью в клеточном ядре, взаимодействует с ядерной протеасомой, «загружая» в нее белок-мишень.

Авторы отмечают, что механизмы, регулирующие миднолин-опосредованное разрушение белков, еще ждут описания. «Одно из направлений, которое мы активно исследуем, — как изменить специфичность механизма, чтобы он мог направленно разрушать интересующие нас белки» — сообщает доктор Синь Гу, соведущий автор работы.

Химерные молекулы для деградации внеклеточных белков