膜タンパク質の人身売買と分解の調節因子としてのE3ユビキチンリガーゼ

ユビキチン化は、標的タンパク質のリジン残基からユビキチン（UB）を共役し、それらの細胞内運命を決定する調節された翻訳後修飾です。ユビキチン化の標準的な役割は、特定のリジン残基にUBの単一のポリマー鎖を運ぶ短命の細胞質タンパク質のプロテアソームによる分解を媒介することです。ただし、UBによるタンパク質修飾には、無数の細胞プロセスに関与するはるかに広く多様な機能があります。膜貫通タンパク質の1つまたは複数のリジン残基でのモノユビキチン化は、その安定性、タンパク質 - タンパク質の認識、活性、細胞内局在に影響します。これらのプロセスでは、UBは、修正された基質をエンドサイトーシス/ソートコンパートメントに送信する内在化信号として機能し、その後、血漿膜へのリサイクルまたはリソソームの分解をリサイクルします。E3リガーゼは、アクセプタータンパク質を認識し、したがって反応の高い特異性を指示するため、ユビキチン化において極めて重要な役割を果たします。自然界に存在する多数のE3は、彼らの非冗長な作用モードと制御された規制の必要性を示唆しています。ここでは、膜タンパク質を特異的に修正および調節するE3リガーゼの簡単な説明を提供します。基質-E3認識に寄与する相互作用タンパク質の複雑なネットワークを強調し、基質の細胞運命を決定します。

Ubiquitination is a regulated post-translational modification that conjugates ubiquitin (Ub) to lysine residues of target proteins and determines their intracellular fate. The canonical role of ubiquitination is to mediate degradation by the proteasome of short-lived cytoplasmic proteins that carry a single, polymeric chain of Ub on a specific lysine residue. However, protein modification by Ub has much broader and diverse functions involved in a myriad of cellular processes. Monoubiquitination, at one or multiple lysine residues of transmembrane proteins, influences their stability, protein-protein recognition, activity and intracellular localization. In these processes, Ub functions as an internalization signal that sends the modified substrate to the endocytic/sorting compartments, followed by recycling to the plasma membrane or degradation in the lysosome. E3 ligases play a pivotal role in ubiquitination, because they recognize the acceptor protein and hence dictate the high specificity of the reaction. The multitude of E3s present in nature suggests their nonredundant mode of action and the need for their controlled regulation. Here we give a short account of E3 ligases that specifically modify and regulate membrane proteins. We emphasize the intricate network of interacting proteins that contribute to the substrate-E3 recognition and determine the substrate's cellular fate.